Wiki FKKT - User contributions [en]

MBT seminarji 2015

2015-05-27T23:11:38Z

AndrejaBratovs:

'''Seznam seminarjev iz Molekularne biotehnologije v študijskem letu 2014/15'''

Tabela za razpored po tednih bo objavljena v spletni učilnici, vanjo pa se vpišite tudi za kratke predstavitve novic (3 min, dvakrat v semestru). Na tej strani bo samo seznam odobrenih člankov za seminar in povezave do člankov in do povzetkov, ki jih morate objaviti najkasneje tri dni pred predstavitvijo (ponedeljek oz. torek). Angleški naslov prevedite tudi v slovenščino - to bo naslov povzetka, ki ga objavite na posebni strani, tako kot so to naredili kolegi pred vami (oz. lani).

Način vnosa:

# The importance of ''Arabidopsis'' glutathione peroxidase 8 for protecting ''Arabidopsis'' plant and ''E. coli'' cells against oxidative stress (A. Gaber; GM Crops & Food 5(1), 2014; http://dx.doi.org/10.4161/gmcr.26979) Pomen glutation peroksidaze 8 iz repnjakovca za zaščito rastline ''Arabidopsis thaliana'' in bakterije ''Escherichia coli'' pred oksidativnim stresom. Janez Novak, 15. marca 2014
(slovenski naslov povežite z novo stranjo, na kateri bo povzetek)

'''Naslovi odobrenih člankov po temah:'''

'''Gensko spremenjene rastline''' 
# Successful high-level accumulation of fish oil omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids in a transgenic oilseed crop (Ruiz-Lopez, N., et al; The plant journal 77, 198-208, 2014; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24308505). [[Uspešna priprava gensko spremenjene oljne rastline z visoko vsebnostjo omega-3 polinenasičenih maščobnih kislin.]] Petra Malavašič, 20. marca 2015
#A simpliﬁed and accurate detection of the genetically modiﬁed wheat MON71800 with one calibrator plasmid (Jae Juan, S.,et al; Food Chemistry 176, 1-6, ;http://www.sciencedirect.com.nukweb.nuk.uni-lj.si/science/article/pii/S03088146140196572015 [[Poenostavljena in točna detekcija gensko spemenjene pšenice MON71800 z enim kalibratorskim plazmidom]]. Matej Lesar, 20. marca 2015

'''Gensko spremenjene živali''' 
# [[A novel adenoviral vector carrying an all-in-one Tet-On system with an autoregulatory loop for tight, inducible transgene expresion]] (H. Chen; et all.; BMC Biotechnology 2015, 15:4, doi:10.1186/s12896-015-0121-4; http://www.biomedcentral.com/1472-6750/15/4). Edvinas Grauželis, 27. marca 2015 (in English)
# Production of functional active human growth factors in insects used as living biofactories (B. Dudognon, et al; Journal of Biotechnology 184, 229–239, 2014; http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2014.05.030). [[Proizvodnja funkcionalno aktivnih človeških rastnih faktorjev v insektih uporabljenih kot žive biotovarne]] Maxi Sagmeister, 27. marca 2015

'''Okolje''' 
# Bioremediation of pesticide contaminated water using an organophosphate degrading enzyme immobilized on nonwoven polyester textiles (Yuan Gao ''et al.'', Enzyme and Microbial Technology, vol. 54, pages 38-44, 10.1.2014, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141022913002044). [[Bioremediacija s pesticidi okužene vode z uporabo encima, ki razgrajuje organofosfate in je vezan na netkan poliestrski tekstil]]. Mitja Crček, 3. aprila 2015
# Biodegradation of atrazine by three transgenic grasses and alfalfa expressing a modified bacterial atrazine chlorohydrolase gene (A. W. Vail ''et al.''; Transgenic Research, 29. 11. 2014; http://link.springer.com/article/10.1007/s11248-014-9851-7). [[Biorazgradnja atrazina s tremi transgenskimi travami in lucerno, ki izražajo gen za modificirano bakterijsko atrazin klorohidrolazo]]. Mirjam Kmetič, 3. aprila 2015

'''Terapevtiki''' 
# Glycosylated enfuvirtide: A long-lasting glycopeptide with potent anti-HIV activity; http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jm5016582 [[Glikoliziran Enfuvirtid: glikopeptid z močno proti HIV aktivnostjo s podaljšanim delovanjem]]. Sebastian Pleško, 10. aprila
# Microbicidal effects of α- and θ-defensins against antibiotic-resistant Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa; http://ini.sagepub.com/content/21/1/17.long. [[Mikrobicidno delovanje α in θ defenzinov na antibiotik-odporne Staphylococcus aureus in Pseudomonas aeruginosa]]. Ana Kapraljević, 10. aprila

'''Encimi''' 
# Immobilization and controlled release of β-galactosidase from chitosan-grafted hydrogels; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814615001028. [[Imobilizacija in nadzorovano sproščanje β-galaktozidaze iz hitozanskega hidrogela]]. Mojca Banič, 16. aprila 2015
# Construction of efficient xylose utilizing ''Pichia pastoris'' for industrial enzyme production (Li ''et al''; Microbial Cell Factories 14:22, 1-10, 2015; http://www.microbialcellfactories.com/content/14/1/22). [[Priprava Pichie pastoris, ki učinkovito uporablja ksilozo, za industrijsko proizvodnjo encimov]]. Špela Tomaž, 17. aprila 2015
# Postharvest application of a novel chitinase cloned from ''Metschnikowia fructicola'' and overexpressed in ''Pichia pastoris'' to control brown rot of peaches; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168160515000033. [[Uporaba hitinaze, klonirane iz Metschnikowie fructicola in prekomerno izražene v Pichii pastoris za nadzor rjave gnilobe breskev po obiranju]] Špela Pohleven, 17. aprila 2015

'''Protitelesa''' 
# Optimization of heavy chain and light chain signal peptides for high level expression of therapeutic antibodies in CHO cells; http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0116878. Optimizacija signalnih peptidov težkih in lahkih verig za večjo ekspresijo terapevtskih protiteles v CHO celičnih linijah. [[Optimizacija signalnih peptidov težkih in lahkih verig za večjo ekspresijo terapevtskih protiteles v CHO celičnih linijah]] Tjaša Blatnik, 23. aprila 2015
# Ethanol precipitation for purification of recombinant antibodies (A. Tscheliessnig ''et al''; Journal of Biotechnology 188, 17-28, 2014; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165614007810). [[Čiščenje rekombinantnih protiteles z obarjanjem z etanolom]]. Urška Rauter, 24. aprila 2015
# Functional mutations in and characterization of VHH against ''Helicobacter pylori'' urease (R. Hoseinpoor ''et al''; Applied Biochemistry and Biotechnology 172, 3079-3091, 2014; http://link.springer.com/article/10.1007/s12010-014-0750-4). [[Funkcionalne mutacije in karakterizacija VHH proti ureazi Helicobacter pylori]]. Marko Radojković, 7. maja 2015

'''Cepiva''' 
# Development of anti-E6 pegylated lipoplexes for mucosal application in the context of cervical preneoplastic lesions; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517315001507. [[Razvoj pegiliranih lipopleksov proti E6 za aplikacijo na sluznico pri predrakavih spremembah materničnega vratu]]. Tanja Korpar, 7. maja 2015
# A novel “priming-boosting” strategy for immune interventions in cervical cancer (S. Liao et al.; Molecular Immunology 64, 295-305, 2015, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0161589014003460. [[Nova "priming-boosting" strategija za imunsko posredovanje pri raku materničnega vratu]]. Anita Kustec, 8. maja 2015
# Potentiation of anthrax vaccines using protective antigen-expressing viral replicon vectors (H.C. Wang et al.; Immunology letters 163, 206-213, 2015, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25102364 ) [[Izboljšava cepiv proti antraksu z uporabo iz virusnih replikonov izvedenih vektorjev, ki omogočajo izražanje zaščitnega antigena.]] Daša Pavc, 8. maja 2015

'''Male molekule in polimeri''' 
# Methanol-induced chain termination in poly(3-hydroxybutyrate) biopolymers: Molecular weight control; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813014008307. [[Z metanolom inducirana terminacija polimerizacije poli(3-hidroksibutiratnih) polimerov: Vpliv na molekulsko maso]]. Gašper Lavrenčič, 14. maja 2015
# Purification and characterization of gamma poly glutamic acid from newly Bacillus licheniformis NRC20; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813014008216. Uroš Stupar, 14. maja 2015
# Sequence-specific antimicrobials using efficiently delivered RNA-guided nucleases (Citorik RJ. ''et al''; Nature Biotechnology 32, 1141-1145, 2014; http://www.nature.com/nbt/journal/v32/n11/full/nbt.3011.html). [[Sekven%C4%8Dno specifi%C4%8Dna protimikrobna sredstva]] Iza Ogris, 15. maja 2015
# Chromosomal integration of hyaluronic acid synthesis (''has'') genes enhances the molecular weight of hyaluronan produced in ''Lactococcus lactis'' (R. V. Hmar et al; Biotechnol. J. 9 (12), 2014; http://dx.doi.org/10.1002/biot.201400215) [[Integracija genov za sintezo hialuronske kisline v kromosom bakterije Lactococcus lactis izboljša sintezo visokomolekularne hialuronske kisline]] Maja Grdadolnik, 15. maja 2015

'''Pretvorba biomase''' 
# Effect of pretreatment methods on the synergism of cellulase and xylanase during the hydrolysis of bagasse (L. Jia ''et al''; Bioresource Technology 185, 2015; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852415002114) [[Vpliv metod predobdelave na sinergizem celulaze in ksilanaze pri hidrolizi bagase]]. Eva Lucija Kozak, 21. maja 2015
# Third generation biohydrogen production by Clostridium butyricum and adapted mixed cultures from Scenedesmus obliquus microalga biomass; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236115002550?np=y [[Tretja generacija proizvodnje biovodika s pomočjo, z mikroalgami Scenedesmus obliquus hranjenimi bakterijami Clostridium butyricum in mešanico prilagojenih mikroorganizmov]] Nives Naraglav, 22. maja 2015
# Bio-catalytic action of twin-screw extruder enzymatic hydrolysis on the deconstruction of annual plant material: Case of sweet corn co-products; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669015000436 [[Biokatalitični učinek encimske hidrolize dvovijačnega ekstruderja na destrukturiranje rastlinskega materiala]]. Griša Prinčič, 22. maja 2015

'''Metabolično inženirstvo''' 
# Engineering lipid overproduction in the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica (K. Qiao ''et al.''; Metabolic Engineering 29, 2014; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717615000166) [[Povečanje proizvodnje lipidov v kvasovki Yarrowia lipolytica]]. Andreja Bratovš, 28. maja 2015
# Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for production of fatty acid-derived biofuels and chemicals (Weerawat Runguphana, Jay D. Keasling; Metabolic Engineering, vol 21, January 2014, Pages 103–113; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717613000670). [[Metabolno inženirstvo kvasovke Saccharomyces cerevisiae za proizvodnjo biogoriva in kemikalij iz maščobnih kislin]]. Dominik Kert, 29. maja 2015
# Metabolic engineering of Klebsiella pneumoniae for the production of cis,cis-muconic acid (Jung,H.-M. Jung,M.-Y. Oh, M.-K.;Applied Microbiology and Biotechnology, Published online: 14 February 2015; http://link.springer.com/article/10.1007/s00253-015-6442-3). [[Metabolno inženirstvo Klebsiella pneumoniae za produkcijo cis,cis-mukonične kisline]]. Jure Zabret, 29. maja 2015

'''Biološki viri energije''' 
# Anodic and cathodic microbial communities in single chamber microbial fuel cells; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1871678414021694. Tamara Marić, 4. junija 2015
# Combination of dry dark fermentation and mechanical pretreatment for lignocellulosic deconstruction: An innovative strategy for biofuels and volatile fatty acids recovery; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261915002196. Jernej Pušnik, 4. junija 2015
# Potential use of feedlot cattle manure for bioethanol production; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852415001960. Nastja Pirman, 5. junija 2015
# Cellulolytic enzymes produced by a newly isolated soil fungus Penicillium sp. TG2 with potential for use in cellulosic ethanol production; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148114007022. Jana Verbančič, 5. junija 2015

'''Novi pristopi v molekularni biotehnologiji''' 
# Exploring the potential of algae/bacteria interactions; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958166915000269. Matja Zalar, 11. junija
# How close we are to achieving commercially viable large-scale photobiological hydrogen production by cyanobacteria: A review of the biological aspects; http://www.mdpi.com/2075-1729/5/1/997/htm. Monika Škrjanc, 11. junija
# Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant (M. Folcher; Nature Communications 5, 1–11, 2014; http://www.nature.com/ncomms/2014/141111/ncomms6392/full/ncomms6392.html) Z EEG nadzorovano izražanje transgena preko brezžično napajanega optogenetskega celičnega vsadka. Luka Smole, 11. junija 2015

Povečanje proizvodnje lipidov v kvasovki Yarrowia lipolytica

2015-05-27T23:06:03Z

AndrejaBratovs: New page: =UVOD= Biodizel danes pridobivamo skoraj izključno iz rastlinskih olj in živalske maščobe. Proizvodnja tako tekmuje s pridelavo hrane in porablja velike količine vode, gnojil in pesti...

=UVOD=
Biodizel danes pridobivamo skoraj izključno iz rastlinskih olj in živalske maščobe. Proizvodnja tako tekmuje s pridelavo hrane in porablja velike količine vode, gnojil in pesticidov. Zato se je kot alternativa začela razvijati mikrobna proizvodnja olj iz celulozne biomase različnega izvora. Trenutno najbolj obetaven pristop je metabolno inženirstvo heterotrofnih mikrobov.
Da bi biodizel lahko pridobivali na industrijski ravni, je potrebno izboljšati izkoristek pretvorbe ogljikovih hidratov v maščobe. Težavo pri tem predstavlja nepoznan metabolizem uporabljanih organizmov, kot je regulacija sinteze maščobnih kislin in skladiščenja lipidov. Dosedanje raziskave so bile usmerjene v povečanje sinteze maščobnih kislin, večjo zalogo prekurzorjev ter spreminjanje fermentacijskih pogojev, niso pa se ukvarjali z alosterično inhibicijo z nasičenimi maščobnimi kislinami.
Mikrobni organizem, uporabljen v raziskavi, je ''Yarrowia lipolytica'' – kvasovka, ki je sposobna shranjevanja znatne količine lipidov. Pod posebnimi pogoji se sproži tudi visoka pretvorba ogljikovega vira v maščobe, vendar pa ne pride do optimalnega znotrajceličnega shranjevanja, kar nakazuje na regulatorni mehanizem.

=CILJ RAZISKAVE=
Da bi ohranili visoko proizvodnjo maščobnih kislin v kvasovki ''Y. lipolityca'' in se izognili mehanizmom alosterične inhibicije, so želeli povečati pretvorbo nasičenih v mononenasičene maščobne kisline. Poiskati je bilo treba metabolični regulator, ki to omogoča – identificirali so ga v sesalskih maščobnih celicah – ter ga izraziti v kvasovki.

=POTEK RAZISKAVE IN REZULTATI=
Da bi našli regulatorje metabolizma lipidov, so z uporabo metode SAGE (serijska analiza genske ekspresije) primerjali izražanje genov povezanih z metabolizmom v tkivih, ki shranjujejo maščobo (maščobno tkivo in jetra) ter v tkivih, ki maščobe ne shranjujejo (srce in pljuča). Tako so identificirali stearoil-CoA-desaturazo (SCD), ki katalizira ∆9-desaturacijo palmitoil-CoA in stearoil-CoA.
SCD so nato nadizrazili v divjem tipu ''Y. lipolytica'', vendar jim ni uspelo povečati količine lipidov. V naslednjem koraku so SCD nadizrazili v MTYL065 – to je sev ''Y. lipolytica'', kjer sta nadizražena tudi ACC1 in DGA1 – proteina v metabolizmu lipidov. Novodobljeni sev YL-hr3 pa je vseboval tudi druge mutacije, zato so oblikovali nov sev YL-ad9. Dobili so ga tako, da so v osnovnem sevu ''Y. lipolytica'' (po1g) nadizrazili vse tri omenjene gene. Kvasovke YL-ad9 so rasle hitreje od divjega tipa in so imele večjo vsebnost lipidov, poleg tega pa so imele večjo toleranco na glukozo. Ti rezultati so pokazali, da je povečan fluks mononenasičenih maščobnih kislin povezan s povečanjem znotrajceličnega shranjevanja triacilglicerolov ter da ima gen SCD regulatorno vlogo v metabolizmu lipidov tako pri sesalcih kot tudi pri enostavnih evkariontih.
Sev YL-ad9 so preizkusili v dohranjevalni šaržni fermentaciji v mediju, ki je imel kot edini vir ogljika glukozo. Glede na divji tip se je rast v eksponentni fazi povečala štirikrat. Proizvodnja nevtralni lipidov je bila največja med stacionarno fazo in je znašala2,5 g/L. Spremenila se je tudi sestava lipidov: bilo je 71% oleinske kisline in 8% palmitoleinske kisline. Visoka vsebnost oleinske kisline je zaradi dobrih lastnosti pri prozvodnji biogoriv zaželjena. Izkoristek pretvorbe sladkorja v lipide je bil 0,234 g/g, kar je 84,7% teoretičnega maksimuma. Zaradi večje rasti in tolerance na glukozo se je čas fermentacije zmanjšal iz 120-144 h na 78 h. Celukupna produktivnost je bila 0,707 g/L/h.
Ker naj bi se biodizel proizvajalo iz biomase oz. alternativnih virov ogljika, so z YL-ad9 izvedli še šaržno fermentacijo na celulozni rastlinski biomasi in surovem glicerolu. Celulozno biomaso, ki je bila predhodno obdelana s kislino, so izpostavili encimski hidrolizi, nato pa izvedli fermentacijo. Dosegli so izkoristek 0,14 g/g TAG. Na surovem glicerolu je bil izkoristek večji: 0,23 g/g TAG.
Raziskali so tudi mehanizem preoblikovanja citoplazme, ki je potrebno za shranjevanje tolikšne količine lipidov. Z uporabo inhibitorjev avtofagije so pokazali, da je ta nujno potrebna za kopičenje TAG.

=ZAKLJUČEK=
V raziskavi so identificirali ohranjen regulator metabolizma lipidov iz sesalcev, ki pa lahko podoben fenostip sproži tudi pri kvasovkah. Za visoko proizvodnjo lipidov morata biti poleg SCD nadizražena še ACC1 in DGA1. Spremenjeni sev ''Yarrowia lipolytica'' – YL-ad9 je pokazal hitrejšo rast, večjo toleranco na sladkorje in produktivnost 22 kg/m3/dan, kar je približno 11-krat bolje od divjega tipa. Kljub temu pa je to le tretjina volumetrične produktivnosti etanola, zato bodo potrebne nadaljnje izboljšave.

Povecanje proizvodnje lipidov v kvasovki Yarrowia lipolytica

2015-05-27T23:03:00Z

Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion

2015-01-18T23:50:25Z

AndrejaBratovs: /* Tetracycline-controlled transcriptional activation */

(Andreja Bratovš)

Becskei, A., Séraphin, B., Serrano L. [http://emboj.embopress.org/content/embojnl/20/10/2528.full.pdf Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion]. The EMBO Journal 20, 2528-2535. 2001

==Introduction==
The paper<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref> presented in this seminar was published in 2001 in The EMBO Journal. Becskei, Séraphin and Serrano constructed a synthetic eukaryotic gene switch in ''S.cerevisiae'' by using positive feedback. They analysed the consequences of adding a positive feedback loop in a system with well-defined components. The components used were the transactivator from the tetracycline-controlled transcriptional activation, its binding sequence and the reporter gene GFP. These were used in different constructs; the resulting fluorescence was then measured in single cells with fluorescence microscopy. The findings were also consistent with a mathematical model.
In the first part of this presentation, I briefly describe the basics needed to understand the results of this paper and their implications. The topics included are a brief description of the difference between eukaryotic and prokaryotic gene regulation, enhancers and two models of their operation, namely the graded and the binary mode, positive feedback and its role in biological systems. Lastly, the tetracycline-induced transcription activation is described since it was used in this research and understanding of its mechanism is required to understand the results. Next, we move on to the second part, where I present the approach and the results of the research.

==Eukaryotic gene regulation==
Although basic principles of gene regulation are the same in prokaryotes and eukaryotes, the logic of gene regulation is different. The main reason for differences arises from different genome organization, namely eukaryotic DNA is packaged into chromatin templates while prokaryotic DNA is not. Prokaryotic DNA is accessible and RNA polymerase can bind to promoter sequences. The ground state is thus non-restrictive. Strong promoters initiate transcription at maximum rate, while activators increase transcription initiation at inherently weak or repressed promoters by directly interacting with RNA polymerase. Repressors keep the expression rate at a very low level by preventing RNA polymerase to bind to the promoter.
In eukaryotes, the ground state is restrictive because of chromatin packaging. Strong promoters are inactive in eukaryotic cells, even with no repressors present. Pol II holoenzyme, which is responsible for gene transcription in eukaryotes, consists of the core RNA polymerase and many different transcription factors and other associated proteins, which are only loosely bound to the complex. For the complex to efficiently bind to the promoter and start the transcription chromatin needs to become accessible and many activators have to bind to their upstream or downstream binding sites. Activators can regulate transcription in two ways; they can bind to Pol II holoenzyme directly or they can remodel chromatin structure and thus indirectly increase recruitment of the transcription machinery to the promoter.<ref name="ref2">Fundamentally different logic of gene regulation in eukaryotes and prokaryotes. Struhl, Cell, 1999</ref>

===Enhancers and their mode of operation===
Activator binding sites are named enhancers and they usually bind transcription factors. They are short sequences, usually 50 to 1500 base pairs long and can be located downstream or upstream of the promoter, or can even be on a different chromosome. There are two different theories explaining how enhancers operate: rheostatic mode and binary mode. In the rheostatic mode theory, activators bound to enhancers cause an increase in the rate of transcription. They do so by directly interacting with the transcription machinery. The presence of an activator therefore causes the same effect in all the cells – increased expression of genes that are affected by the activated enhancer. The level of the increase is positively correlated with the concentration of the activator; the response of a cell population is thus graded.
In the binary mode theory, enhancers increase the probability of initiating the transcription rather than the rate of transcription. In other words, they raise the probability of genes activating and staying active, but do not cause a certainty. The consequence of the probabilistic response is that cells in the same environment of transcription factors have different gene expressions – a mosaic pattern is created. The population of cells is divided into two pools; cells with high expression of the gene and cells with low expression of the gene. This is called a bimodal distribution. Different levels of the activator change the proportions of cells in the pools. The response is thus binary. Activators bound to enhancers may operate by remodelling the chromatin and making it accessible, or by recruiting other chromatin remodelling machinery.
Stochastic gene activation may be important in cell differentiation, where the expression of some genes leads to commitment of a stem cell to differentiate to a certain type. It is important that a proportion of stem cells remains uncommitted. In the stochastic model, stem cells are scattered between differentiated cells in a tissue, even though the environment is the same throughout the tissue.
It is not possible to distinguish between both modes of enhancer operation, unless expression is analysed in single cells by methods such as flow cytometry or fluorescence microscopy.<ref name="ref 3">To be or not to be active: the stochastic nature of enhancer action. Fiering et al., BioEssays, 2000</ref><ref name="ref 4">Probability in transcriptional regulation and its implications for leukocyte differentiation and inducible gene expression. Hume, Blood, 2000</ref>

==Positive feedback in eukaryotic systems==
A system has a feedback loop if a certain component influences its own levels or activity. Feedback loops can be positive or negative. In a negative feedback loop, an increase in levels/activity of the component is counterbalanced and the change is minimised. In a positive feedback loop, the system acts by potentiating the change, for instance, an increase in levels/activity leads to an even bigger increase. Negative feedback therefore stabilises the system while positive feedback amplifies changes and destabilises the system. For example, in genetic networks, a positive feedback loop consists of a transcription factor that positively regulates its own transcription. When its levels increase, the binding of the transcription factor to its operator amplifies the change and further increases the transcription. A negative feedback loop in a genetic network involves a repressor that lowers its own activity.
Both positive and negative feedback loops can be simple, composed of only a single component, or very complex with many interactions; they can also be direct or indirect. Feedback loops occur on the level of transcription regulation as well as in protein-protein interactions.
A common feature of a system with positive feedback is bistability. Bistable systems can exist in one of two stable steady states. One of them is usually a high activity state and the other a low activity state. A variable, which in biochemical systems is often the concentration of a molecular species, determines the state of the system. Bistability is closely associated with bimodal distribution of a cell population. However, positive feedback alone is not enough to cause bistability in a system. Usually, it has to be paired with a sigmoidal response curve within the feedback loop. An example of a sigmoidal response is cooperative binding of a regulator to DNA.
Positive feedback in nature often takes place when cells need to commit to an irreversible development. Such cases arise, for example, in the cell cycle, oocyte maturation and cell differentiation.<ref name="ref5">Positive feedback in cellular control systems. Mitrophanov and Groisman, BioEssays, 2008</ref><ref name="ref6">Transcriptional autoregulation in development. Crews and Pearson, Curr. Biol., 2009</ref><ref name="ref7">Simple, realistic models of complex biological processes: Positive feedback and bistability in a cell fate switch and a cell cycle oscillator. Ferrel Jr. et al., FEBS Lett., 2009</ref>

==Tetracycline-controlled transcriptional activation==
Tetracycline inducible systems are used for controlling protein expression in prokaryotic and eukaryotic gene networks. The systems used in research are derived from ''E.coli'' tetracycline resistance operon. The two systems most used are Tet-Off and Tet-On.
Tet-Off: This system uses tetracycline transactivator (tTA). This protein consists of two parts: tetracycline receptor (TetR) from ''E.coli'' and an activation domain VP16 from Herpes Simplex Virus. tTA binds to specific ''tetO'' sequences, which are usually placed in front of a minimal promoter, and activates the transcription of the target gene. When tetracycline (or its analog, e.g. doxycycline) is added to the system, it binds to tTA. tTA with bound inducer can no longer bind to ''tetO'' and the expression of the target gene is repressed.
Tet-On: The transactivator of this system is rtTA. rtTA is similar to tTA, but has a few point mutations, which make its response to tetracycline (or analogs) reverse. When there is no inducer present, rtTA cannot bind to ''tetO'' and thus the target gene is not expressed or has a very low expression. When the inducer is added, it binds rtTA and the complex can then bind to TetO, resulting in the expression of the target gene. A schematic representation of both systems can be found [http://www.tetsystems.com/science-technology/scientific-figures/#c22 here].
In the research described in this seminar, they used the Tet-On system to characterize the effects of an addition of positive feedback to the gene network.

==Converting graded response to binary response with positive feedback==
===Approach===
To test the ability of a positive feedback to convert a graded response to a binary response, they performed two series of experiments. The design of the constructs used is shown [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F1 here]. They used yeast centromeric plasmids, which are low copy vectors. Expression systems incorporate the following components:
*rtTA gene, which is a fusion of TetR and VP16
*constitutive promoters CMV and CYC1
*tetreg regulatory sequence, composed of the promoter CYC1 and two ''tetO'' sequences
*GFP gene.
When constructs were chromosomally integrated, different copy numbers of the reporter gene (n) were used.
In the first series, they compared rtTA expression in constitutive and autocatalytic systems. To build the constitutive system they inserted the rtTA gene into plasmids and linked it to two different constitutive promoters: CMV and CYC1. CMV is a promoter from human cytomegalovirus, while CYC1 is a yeast promoter. They built the autocatalytic system by adding an rtTA binding sequence to the CYC1 promoter, thus creating tetreg – a regulatory sequence for tetracycline-induced transcriptional activation. They then transformed yeast strains containing chromosomally integrated green fluorescent protein (GFP) with an rtTA binding sequence. Thus, when rtTA on the plasmids was being expressed it bound to its chromosomal binding site and caused the expression of GFP, which was then quantified by measuring fluorescence intensity in single cells.
In the second series of experiments, they detected the expression of rtTA directly in autocatalytic systems. rtTA was fused to GFP and linked to tetreg promoter sequence. This construct was either inserted in a plasmid or integrated into the chromosome and the expression of rtTA was, as above, determined by measuring fluorescence intensity.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Graded response to rtTA in constitutive systems===
In this simple system, rtTA is under the control of the CMV promoter and is expressed constitutively. In the presence of doxycycline, rtTA activates the expression of GFP. After activation, all the cells in the population began expressing GFP ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] A and B) and the distribution of the population was approximately Gaussian. The mean values of this distribution increased with the concentration of the inductor ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] A). These properties are typical for a graded response. When the CMV promoter was substituted with the CYC1 promoter, the mean values were lower and the distribution was less regular ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B, lanes labelled ''constit''). However, the population did not split into two sub-population and the response was still graded, as opposed to binary.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Converting graded response to binary===
Adding a regulatory sequence to the CYC1 promoter converted the system from constitutive to autocatalytic. The expression of rtTA is induced by adding doxycycline. In the autocatalytic system, rtTA activates not only the expression of GFP but also induces its own transcription beyond the basal rate. In contrast to the constitutive system, inducing the expression of rtTA caused the division of cells into two distinct pools: fluorescent (‘on’) cells and non-fluorescent (‘off’) cells ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] C and D). At higher inducer concentrations, more cells were in the ‘on’ state and less in the ‘off’ state, but the position of the peaks did not change ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B – lanes labelled ''autocat'' – and [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4] A). Therefore, the response in this autocatalytic system was binary. Increasing the copy number of the GFP gene increased the fluorescence in on-cells, but did not change the proportion of on- to off-cells. Once this bimodal distribution was established, the percentage of bright and dark cells did not change until the inducer was removed.
GFP was fused to the activator rtTA to allow direct detection. The construct was on a plasmid or chromosomally integrated. In both cases, the distribution of the cells remained bimodal, however, the number of bright cells was higher and the difference in fluorescence between both sub-populations was smaller. ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4]) The proportion of on-cells was positively correlated with the gene copy number in contrast to the system with chromosomal reporter. The differences between the systems with direct and indirect detection can occur because of two possible reasons. The first one is different noise sensitivity: rtTA-GFP fusion protein has slightly different properties than rtTA. Secondly, the chromosomal reporter system in addition to being bistable also has a sigmoidal response of the reporter system to the activator (i.e. the expression of GFP because of rtTA binding). This combination results in a better separation of the two groups of cells.
They also compared this autocatalytic system with a system with indirect positive feedback. For that purpose, they tested the expression of GFP under the control of GAL1 promoter. This promoter controls the expression of Gal4 in S. cerevisiae, but Gal4 has no binding site on the promoter, therefore, there is no direct positive feedback. Gal4 increases the expression of galactose transporters. This leads to higher levels of galactose in the cell, which increases Gal4 activity. In this case, the positive feedback is indirect. As you can see in Figure 4B in the black lane, the indirect positive feedback also results in a bimodal distribution of cell fluorescence.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic switch===
The autocatalytic system is a switch, in which single off-cells can become on-cells in a stochastic way. Switching in the other direction (from ‘on’ to ‘off’ state) is theoretically possible but was not observed. Because the switching is continuous, this switch is noise-based, in contrast to the toggle switch. The two switches are both bistable, but the toggle switch remains stable and has no random transition.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

====Theoretical background of the switch====
To explain the results of the positive feedback, they performed a mathematical analysis using probabilistic methods, which allowed for noise and fluctuations. Theoretical models show that a system with a constitutively expressed activator results in a graded response with a sigmoidal shape. The distribution is unimodal, which means that there are no subpopulations. Introducing a positive feedback loop to this model and thus converting the system to autocatalytical results in bistability. Bistability is not an obligatory consequence of the positive feedback, since other parameters of the gene circuit also influence it. High degree of cooperativity, which is characteristic for eukaryotic transcription activation and is a consequence of nucleosomal rearrangement and protein-protein interactions, in concert with positive feedback gives rise to a robust bistability. If the two steady states are sufficiently separated, the distribution of the population is bimodal.
To explain the properties of the autocatalytic system, they used the following model:

<math>f(x) = \frac {dx}{dt} = \frac {s \cdot x^n}{d + x^n} + r - k \cdot x</math>

Where ''x'' is the concentration of the activator, ''s'' is the maximal rate and ''r'' is the basal rate of the synthesis of the activator, ''d'' is the dissociation constant of the activator from DNA, ''n'' is the cooperativity of the activation and ''k'' is the degradation rate of the activator. Parameter ''s'' was experimentally tuned by doxycycline and gene dosage, as it includes the copy number of the gene circuit, the inducer concentration and the proportionality constant between transcription and translation. The potential of this equation, which is negatively correlated with the probability distribution of the concentration of transcriptional activator, was calculated. The probability distribution (or negative potential) for the concentration of transcriptional activator is shown in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F6 Figure 6]. To achieve different levels of activation, the parameter ''s'' (rate of synthesis) was changed. The lower steady state reflects the basal expression rate and the upper steady state corresponds with the maximal rate of the expression. For smaller rates of synthesis, which correspond to lower activation levels, the probability for the system to adopt the lower steady state is higher. The situation becomes reversed when the degree of activation increases.
This theoretical model is in agreement with the results of the experiments. The lower steady state corresponds to off-cells and the upper one to on-cells. The probability distribution reflects the fluorescence distributions. The lower steady state overlaps with the unimodal distribution of the constitutive system, while the second peak – the upper steady state – only appears in autocatalytic system and corresponds to maximally activated expression rates. The degree of activation, which is analog information, is converted to binary information; '0' and '1' correspond to lower and upper steady states.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic expression in cell differentiation===
To follow the fates of single cells during population growth, their growth was monitored on microscope slides ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5]). In [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] A and B are non-fluorescent (off-) and fluorescent (on-) cells at the beginning of the experiment. The colony in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] C grew from off-cells and contained both on- and off-cells. However, the colony in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] D, which grew from on- cells, only contained fluorescent cells. This shows that cells can switch randomly from ‘off’ to ‘on’ state. It was also observed that the cell-doubling time is shorter than the average time required for a cell to switch to the ‘on’ state. The slow switching time may be the consequence of the robust bistability of eukaryotic gene expression. The off-cells also replicate faster than the on-cells. The above-mentioned properties maintain a pool of off-cells even at high concentrations of the inducer. Even though the switching-time is random, the inducer controls the percentage of on- and off-cells.
Processes that are similar to this autocatalytic expression might be involved in blood stem cell differentiation. A stochastic decision activates genetic programs in stem cells and differentiates them to distinct blood cell lineages. Similarly, a pool of undifferentiated stem cells is maintained and the percentages of the cell types are regulated.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

==Conclusion==
To summarize, positive feedback is an important mechanism of gene regulation. In the presented research paper, they constructed a positive feedback loop with well-characterized components – the tetracycline-induced regulator and the reporter protein GFP. By implementing the positive feedback loop, they managed to convert the response of the cell population from graded to binary. Thus, they constructed a eukaryotic autocatalytic switch, which is similar to the toggle switch in its bistability, but is less stable since random transition occurs. Since properties, similar to this system, are found in cell differentiation, positive feedback might play an important role in regulating the processes involved. The findings of this paper might also have implications in explaining the way enhancers operate, namely those where a binary response has been described.

==References==
<references />

Positive feedback in eukaryotic gene networks cell differentiation by graded to binary response conversion

2015-01-18T23:39:16Z

AndrejaBratovs: Removing all content from page

Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion

2015-01-18T23:38:33Z

AndrejaBratovs: New page: (Andreja Bratovš) Becskei, A., Séraphin, B., Serrano L. [http://emboj.embopress.org/content/embojnl/20/10/2528.full.pdf Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differe...

(Andreja Bratovš)

Becskei, A., Séraphin, B., Serrano L. [http://emboj.embopress.org/content/embojnl/20/10/2528.full.pdf Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion]. The EMBO Journal 20, 2528-2535. 2001

==Introduction==
The paper<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref> presented in this seminar was published in 2001 in The EMBO Journal. Becskei, Séraphin and Serrano constructed a synthetic eukaryotic gene switch in ''S.cerevisiae'' by using positive feedback. They analysed the consequences of adding a positive feedback loop in a system with well-defined components. The components used were the transactivator from the tetracycline-controlled transcriptional activation, its binding sequence and the reporter gene GFP. These were used in different constructs; the resulting fluorescence was then measured in single cells with fluorescence microscopy. The findings were also consistent with a mathematical model.
In the first part of this presentation, I briefly describe the basics needed to understand the results of this paper and their implications. The topics included are a brief description of the difference between eukaryotic and prokaryotic gene regulation, enhancers and two models of their operation, namely the graded and the binary mode, positive feedback and its role in biological systems. Lastly, the tetracycline-induced transcription activation is described since it was used in this research and understanding of its mechanism is required to understand the results. Next, we move on to the second part, where I present the approach and the results of the research.

==Eukaryotic gene regulation==
Although basic principles of gene regulation are the same in prokaryotes and eukaryotes, the logic of gene regulation is different. The main reason for differences arises from different genome organization, namely eukaryotic DNA is packaged into chromatin templates while prokaryotic DNA is not. Prokaryotic DNA is accessible and RNA polymerase can bind to promoter sequences. The ground state is thus non-restrictive. Strong promoters initiate transcription at maximum rate, while activators increase transcription initiation at inherently weak or repressed promoters by directly interacting with RNA polymerase. Repressors keep the expression rate at a very low level by preventing RNA polymerase to bind to the promoter.
In eukaryotes, the ground state is restrictive because of chromatin packaging. Strong promoters are inactive in eukaryotic cells, even with no repressors present. Pol II holoenzyme, which is responsible for gene transcription in eukaryotes, consists of the core RNA polymerase and many different transcription factors and other associated proteins, which are only loosely bound to the complex. For the complex to efficiently bind to the promoter and start the transcription chromatin needs to become accessible and many activators have to bind to their upstream or downstream binding sites. Activators can regulate transcription in two ways; they can bind to Pol II holoenzyme directly or they can remodel chromatin structure and thus indirectly increase recruitment of the transcription machinery to the promoter.<ref name="ref2">Fundamentally different logic of gene regulation in eukaryotes and prokaryotes. Struhl, Cell, 1999</ref>

===Enhancers and their mode of operation===
Activator binding sites are named enhancers and they usually bind transcription factors. They are short sequences, usually 50 to 1500 base pairs long and can be located downstream or upstream of the promoter, or can even be on a different chromosome. There are two different theories explaining how enhancers operate: rheostatic mode and binary mode. In the rheostatic mode theory, activators bound to enhancers cause an increase in the rate of transcription. They do so by directly interacting with the transcription machinery. The presence of an activator therefore causes the same effect in all the cells – increased expression of genes that are affected by the activated enhancer. The level of the increase is positively correlated with the concentration of the activator; the response of a cell population is thus graded.
In the binary mode theory, enhancers increase the probability of initiating the transcription rather than the rate of transcription. In other words, they raise the probability of genes activating and staying active, but do not cause a certainty. The consequence of the probabilistic response is that cells in the same environment of transcription factors have different gene expressions – a mosaic pattern is created. The population of cells is divided into two pools; cells with high expression of the gene and cells with low expression of the gene. This is called a bimodal distribution. Different levels of the activator change the proportions of cells in the pools. The response is thus binary. Activators bound to enhancers may operate by remodelling the chromatin and making it accessible, or by recruiting other chromatin remodelling machinery.
Stochastic gene activation may be important in cell differentiation, where the expression of some genes leads to commitment of a stem cell to differentiate to a certain type. It is important that a proportion of stem cells remains uncommitted. In the stochastic model, stem cells are scattered between differentiated cells in a tissue, even though the environment is the same throughout the tissue.
It is not possible to distinguish between both modes of enhancer operation, unless expression is analysed in single cells by methods such as flow cytometry or fluorescence microscopy.<ref name="ref 3">To be or not to be active: the stochastic nature of enhancer action. Fiering et al., BioEssays, 2000</ref><ref name="ref 4">Probability in transcriptional regulation and its implications for leukocyte differentiation and inducible gene expression. Hume, Blood, 2000</ref>

==Positive feedback in eukaryotic systems==
A system has a feedback loop if a certain component influences its own levels or activity. Feedback loops can be positive or negative. In a negative feedback loop, an increase in levels/activity of the component is counterbalanced and the change is minimised. In a positive feedback loop, the system acts by potentiating the change, for instance, an increase in levels/activity leads to an even bigger increase. Negative feedback therefore stabilises the system while positive feedback amplifies changes and destabilises the system. For example, in genetic networks, a positive feedback loop consists of a transcription factor that positively regulates its own transcription. When its levels increase, the binding of the transcription factor to its operator amplifies the change and further increases the transcription. A negative feedback loop in a genetic network involves a repressor that lowers its own activity.
Both positive and negative feedback loops can be simple, composed of only a single component, or very complex with many interactions; they can also be direct or indirect. Feedback loops occur on the level of transcription regulation as well as in protein-protein interactions.
A common feature of a system with positive feedback is bistability. Bistable systems can exist in one of two stable steady states. One of them is usually a high activity state and the other a low activity state. A variable, which in biochemical systems is often the concentration of a molecular species, determines the state of the system. Bistability is closely associated with bimodal distribution of a cell population. However, positive feedback alone is not enough to cause bistability in a system. Usually, it has to be paired with a sigmoidal response curve within the feedback loop. An example of a sigmoidal response is cooperative binding of a regulator to DNA.
Positive feedback in nature often takes place when cells need to commit to an irreversible development. Such cases arise, for example, in the cell cycle, oocyte maturation and cell differentiation.<ref name="ref5">Positive feedback in cellular control systems. Mitrophanov and Groisman, BioEssays, 2008</ref><ref name="ref6">Transcriptional autoregulation in development. Crews and Pearson, Curr. Biol., 2009</ref><ref name="ref7">Simple, realistic models of complex biological processes: Positive feedback and bistability in a cell fate switch and a cell cycle oscillator. Ferrel Jr. et al., FEBS Lett., 2009</ref>

==Tetracycline-controlled transcriptional activation==
Tetracycline inducible systems are used for controlling protein expression in prokaryotic and eukaryotic gene networks. The systems used in research are derived from ''E.coli'' tetracycline resistance operon. The two systems most used are Tet-Off and Tet-On.
Tet-Off: This system uses tetracycline transactivator (tTA). This protein consists of two parts: tetracycline receptor (TetR) from ''E.coli'' and an activation domain VP16 from Herpes Simplex Virus. tTA binds to specific ''tetO'' sequences, which are usually placed in front of a minimal promoter, and activates the transcription of the target gene. When tetracycline (or its analog, e.g. doxycycline) is added to the system, it binds to tTA. tTA with bound inducer can no longer bind to ''tetO'' and the expression of the target gene is repressed.
Tet-On: The transactivator of this system is rtTA. rtTA is similar to tTA, but has a few point mutations, which make its response to tetracycline (or analogs) reverse. When there is no inducer present, rtTA cannot bind to ''tetO'' and thus the target gene is not expressed or has a very low expression. When the inducer is added, it binds rtTA and the complex can then bind to TetO, resulting in the expression of the target gene.
In the research described here, they used the Tet-On system to characterize the effects of an addition of positive feedback to the gene network.

==Converting graded response to binary response with positive feedback==
===Approach===
To test the ability of a positive feedback to convert a graded response to a binary response, they performed two series of experiments. The design of the constructs used is shown [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F1 here]. They used yeast centromeric plasmids, which are low copy vectors. Expression systems incorporate the following components:
*rtTA gene, which is a fusion of TetR and VP16
*constitutive promoters CMV and CYC1
*tetreg regulatory sequence, composed of the promoter CYC1 and two ''tetO'' sequences
*GFP gene.
When constructs were chromosomally integrated, different copy numbers of the reporter gene (n) were used.
In the first series, they compared rtTA expression in constitutive and autocatalytic systems. To build the constitutive system they inserted the rtTA gene into plasmids and linked it to two different constitutive promoters: CMV and CYC1. CMV is a promoter from human cytomegalovirus, while CYC1 is a yeast promoter. They built the autocatalytic system by adding an rtTA binding sequence to the CYC1 promoter, thus creating tetreg – a regulatory sequence for tetracycline-induced transcriptional activation. They then transformed yeast strains containing chromosomally integrated green fluorescent protein (GFP) with an rtTA binding sequence. Thus, when rtTA on the plasmids was being expressed it bound to its chromosomal binding site and caused the expression of GFP, which was then quantified by measuring fluorescence intensity in single cells.
In the second series of experiments, they detected the expression of rtTA directly in autocatalytic systems. rtTA was fused to GFP and linked to tetreg promoter sequence. This construct was either inserted in a plasmid or integrated into the chromosome and the expression of rtTA was, as above, determined by measuring fluorescence intensity.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Graded response to rtTA in constitutive systems===
In this simple system, rtTA is under the control of the CMV promoter and is expressed constitutively. In the presence of doxycycline, rtTA activates the expression of GFP. After activation, all the cells in the population began expressing GFP ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] A and B) and the distribution of the population was approximately Gaussian. The mean values of this distribution increased with the concentration of the inductor ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] A). These properties are typical for a graded response. When the CMV promoter was substituted with the CYC1 promoter, the mean values were lower and the distribution was less regular ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B, lanes labelled ''constit''). However, the population did not split into two sub-population and the response was still graded, as opposed to binary.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Converting graded response to binary===
Adding a regulatory sequence to the CYC1 promoter converted the system from constitutive to autocatalytic. The expression of rtTA is induced by adding doxycycline. In the autocatalytic system, rtTA activates not only the expression of GFP but also induces its own transcription beyond the basal rate. In contrast to the constitutive system, inducing the expression of rtTA caused the division of cells into two distinct pools: fluorescent (‘on’) cells and non-fluorescent (‘off’) cells ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] C and D). At higher inducer concentrations, more cells were in the ‘on’ state and less in the ‘off’ state, but the position of the peaks did not change ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B – lanes labelled ''autocat'' – and [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4] A). Therefore, the response in this autocatalytic system was binary. Increasing the copy number of the GFP gene increased the fluorescence in on-cells, but did not change the proportion of on- to off-cells. Once this bimodal distribution was established, the percentage of bright and dark cells did not change until the inducer was removed.
GFP was fused to the activator rtTA to allow direct detection. The construct was on a plasmid or chromosomally integrated. In both cases, the distribution of the cells remained bimodal, however, the number of bright cells was higher and the difference in fluorescence between both sub-populations was smaller. ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4]) The proportion of on-cells was positively correlated with the gene copy number in contrast to the system with chromosomal reporter. The differences between the systems with direct and indirect detection can occur because of two possible reasons. The first one is different noise sensitivity: rtTA-GFP fusion protein has slightly different properties than rtTA. Secondly, the chromosomal reporter system in addition to being bistable also has a sigmoidal response of the reporter system to the activator (i.e. the expression of GFP because of rtTA binding). This combination results in a better separation of the two groups of cells.
They also compared this autocatalytic system with a system with indirect positive feedback. For that purpose, they tested the expression of GFP under the control of GAL1 promoter. This promoter controls the expression of Gal4 in S. cerevisiae, but Gal4 has no binding site on the promoter, therefore, there is no direct positive feedback. Gal4 increases the expression of galactose transporters. This leads to higher levels of galactose in the cell, which increases Gal4 activity. In this case, the positive feedback is indirect. As you can see in Figure 4B in the black lane, the indirect positive feedback also results in a bimodal distribution of cell fluorescence.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic switch===
The autocatalytic system is a switch, in which single off-cells can become on-cells in a stochastic way. Switching in the other direction (from ‘on’ to ‘off’ state) is theoretically possible but was not observed. Because the switching is continuous, this switch is noise-based, in contrast to the toggle switch. The two switches are both bistable, but the toggle switch remains stable and has no random transition.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

====Theoretical background of the switch====
To explain the results of the positive feedback, they performed a mathematical analysis using probabilistic methods, which allowed for noise and fluctuations. Theoretical models show that a system with a constitutively expressed activator results in a graded response with a sigmoidal shape. The distribution is unimodal, which means that there are no subpopulations. Introducing a positive feedback loop to this model and thus converting the system to autocatalytical results in bistability. Bistability is not an obligatory consequence of the positive feedback, since other parameters of the gene circuit also influence it. High degree of cooperativity, which is characteristic for eukaryotic transcription activation and is a consequence of nucleosomal rearrangement and protein-protein interactions, in concert with positive feedback gives rise to a robust bistability. If the two steady states are sufficiently separated, the distribution of the population is bimodal.
To explain the properties of the autocatalytic system, they used the following model:

<math>f(x) = \frac {dx}{dt} = \frac {s \cdot x^n}{d + x^n} + r - k \cdot x</math>

Where ''x'' is the concentration of the activator, ''s'' is the maximal rate and ''r'' is the basal rate of the synthesis of the activator, ''d'' is the dissociation constant of the activator from DNA, ''n'' is the cooperativity of the activation and ''k'' is the degradation rate of the activator. Parameter ''s'' was experimentally tuned by doxycycline and gene dosage, as it includes the copy number of the gene circuit, the inducer concentration and the proportionality constant between transcription and translation. The potential of this equation, which is negatively correlated with the probability distribution of the concentration of transcriptional activator, was calculated. The probability distribution (or negative potential) for the concentration of transcriptional activator is shown in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F6 Figure 6]. To achieve different levels of activation, the parameter ''s'' (rate of synthesis) was changed. The lower steady state reflects the basal expression rate and the upper steady state corresponds with the maximal rate of the expression. For smaller rates of synthesis, which correspond to lower activation levels, the probability for the system to adopt the lower steady state is higher. The situation becomes reversed when the degree of activation increases.
This theoretical model is in agreement with the results of the experiments. The lower steady state corresponds to off-cells and the upper one to on-cells. The probability distribution reflects the fluorescence distributions. The lower steady state overlaps with the unimodal distribution of the constitutive system, while the second peak – the upper steady state – only appears in autocatalytic system and corresponds to maximally activated expression rates. The degree of activation, which is analog information, is converted to binary information; '0' and '1' correspond to lower and upper steady states.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic expression in cell differentiation===
To follow the fates of single cells during population growth, their growth was monitored on microscope slides ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5]). In [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] A and B are non-fluorescent (off-) and fluorescent (on-) cells at the beginning of the experiment. The colony in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] C grew from off-cells and contained both on- and off-cells. However, the colony in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] D, which grew from on- cells, only contained fluorescent cells. This shows that cells can switch randomly from ‘off’ to ‘on’ state. It was also observed that the cell-doubling time is shorter than the average time required for a cell to switch to the ‘on’ state. The slow switching time may be the consequence of the robust bistability of eukaryotic gene expression. The off-cells also replicate faster than the on-cells. The above-mentioned properties maintain a pool of off-cells even at high concentrations of the inducer. Even though the switching-time is random, the inducer controls the percentage of on- and off-cells.
Processes that are similar to this autocatalytic expression might be involved in blood stem cell differentiation. A stochastic decision activates genetic programs in stem cells and differentiates them to distinct blood cell lineages. Similarly, a pool of undifferentiated stem cells is maintained and the percentages of the cell types are regulated.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

==Conclusion==
To summarize, positive feedback is an important mechanism of gene regulation. In the presented research paper, they constructed a positive feedback loop with well-characterized components – the tetracycline-induced regulator and the reporter protein GFP. By implementing the positive feedback loop, they managed to convert the response of the cell population from graded to binary. Thus, they constructed a eukaryotic autocatalytic switch, which is similar to the toggle switch in its bistability, but is less stable since random transition occurs. Since properties, similar to this system, are found in cell differentiation, positive feedback might play an important role in regulating the processes involved. The findings of this paper might also have implications in explaining the way enhancers operate, namely those where a binary response has been described.

==References==
<references />

SB students resources

2015-01-18T23:37:55Z

AndrejaBratovs: /* List of articles for presentation */

===Introduction to our students resources in Synthetic Biology===
(Marko Dolinar)

Synthetic biology made a vast progress in good 10 years since it established itself as an interdisciplinary field of research on the interface of molecular biology and engineering. University of Ljubljana Faculty of Chemistry and Chemical Technology has introduced a Synthetic Biology course as a part od Biochemistry MSc programme only in 2013/14. This is relatively late, considering a great success of Slovenian students at iGEM competitions since their first attendance in 2006. On the other hand, the field is still in its first stages if development and a complete textbook for a MSc level course is still missing. This is the reason why our students collaborated on the preparation of a Synthetic Biology textbook with the working title Synthetic Biology - A Students Textbook. It exists as a draft that is not publicly available and is actually part 1 of a (to be) 2-volumes title. Part I is subtitled Engineering Biology, while Part II (that currently doesn't exisist yet) will be subtitled Synthetic Biology Applications.

As in all highly competitive fields of science and technology, students should be following recent progress by reading articles in high quality journals. However, this is often a very difficult task, especially at the BSc level. Specificities of the scientific and technical language, push of publishers towards very short methodological chapters and limited knowledge studens might have about advanced techniques make understanding papers a very challenging task. Therefore, I decided to face MSc students with the challenge to explain selected SB articles in a manner that would make the content of these articles understandable to BSc level students and non-experts.

In 2014/15, seminars in Synthetic Biology include explanations and presentations of some of the top-cited articles from the field of Synthetic Biology. I compiled a list of 95 articles published between 2000 and 2014 having the highest number of citations according to the Web of Science database. The list ended with the paper just exceeding the 100 citations limit. Not included in the list were reviews. With 20 students enrolled in the course, the list has been further reduced to top 40 papers in the field. Students have been asked to check for content (they further eliminated 3 papers which proved to be reviews) and availabitly (they all seemed to be available as full texts with our university subscriptions). My suggestion was to avoid selecting for presentation papers with very similar content. Especially in the field of genome editing there has been a very rapid progress in the past few years resulting in a number of highly-cited articles which could appear very similar in content for a non-specialist. From the shortlist of 37 articles, students selected a topic they believed would be most interesting or easiest to explain. Presentations will be both written (in English, which is not the mother tongue of my students) and oral (in Slovenian, to establish and maintain Slovenian terminology in the field).

===List of articles for presentation===

This is the list of top-cited papers from the broader field of Synthetic Biology that students chose for explanation in 2014/15 (sorted by year of publication):

#[[A synthetic oscillatory network of transcriptional regulators]], Michael B. Elowitz & Stanislas Leibler, Letters to Nature, 2000 - Valter Bergant
#[[Construction of a genetic toggle switch in Escherichia coli]]. Gardner ''et al''., Nature, 2000 - Urban Bezeljak
#[[Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion]]. Becskei ''et al''., EMBO J, 2001 - Andreja Bratovš
#Chemical synthesis of poliovirus cDNA: Generation of infectious virus in the absence of natural template (2002) - Veronika Jarc
#[[Combinatorial synthesis of genetic networks]]. Guet C.C. ''et al'', Science, 2002 - Maja Remškar
#Engineering a mevalonate pathway in Escherichia coli for production of terpenoids (2003) - Ana Kapraljević
#Programmed population control by cell-cell communication and regulated killing. You et al, Nature (2004)[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/7.Programmed_population_control_by_cell-cell_communication_and_regulated_killing] - Alja Zottel
#Gene regulation at the single-cell level (2005) - Katarina Uršič
#[[A synthetic multicellular system for programmed pattern formation]]. (2005) - Mitja Crček
#[[Long-term monitoring of bacteria undergoing programmed population control in a microchemostat]]. Balagadde ''et al.'', ''Science'', 2005 - Jana Verbančič
#[[Tuning genetic control through promoter engineering]], Hal Alper ''et al''., PNAS, 2005 - Špela Pohleven
#Production of the antimalarial drug precursor artemisinic acid in engineered yeast (2006) - Živa Marsetič
#[[An improved zinc-finger nuclease architecture for highly specific genome editing]], Miller ''et al''., ''Nature Biotechnol''., 2007 - Eva Knapič
#[[Establishment of HIV-1 resistance in CD4(+) T cells by genome editing using zinc-finger nucleases]] (2008) - Tamara Marić
#[[Synthetic protein scaffolds provide modular control over metabolic flux]]. Dueber ''et al''., Nature Biotechnology, 2009. - Ana Dolinar
#[[Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome]]. Gibson, D. G. ''et al.'', Science, 2010 - Eva Lucija Kozak
#[[A TALE nuclease architecture for efficient genome editing]], Miller ''et al'', ''Nature Biotechnol''., 2011 - Jernej Mustar
#Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems (2013) - Uroš Stupar
#[[RNA-guided human genome engineering via Cas9]]. Mali ''et al''., Science, 2013 - Luka Smole
#[[One-step generation of mice carrying mutations in multiple genes by CRISPR/Cas-mediated genome engineering (2013)]] - Andrej Vrankar

''Please link the title of each paper with your written seminar wiki page. Expand the citation according to the following example:
''
#Emergent bistability by a growth-modulating positive feedback circuit. Tan et al., Nature Chem. Biol., 2009

Positive feedback in eukaryotic gene networks cell differentiation by graded to binary response conversion

2015-01-18T23:33:52Z

AndrejaBratovs: /* Autocatalytic expression in cell differentiation */

(Andreja Bratovš)

Becskei, A., Séraphin, B., Serrano L. [http://emboj.embopress.org/content/embojnl/20/10/2528.full.pdf Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion]. The EMBO Journal 20, 2528-2535. 2001

==Introduction==
The paper<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref> presented in this seminar was published in 2001 in The EMBO Journal. Becskei, Séraphin and Serrano constructed a synthetic eukaryotic gene switch in ''S.cerevisiae'' by using positive feedback. They analysed the consequences of adding a positive feedback loop in a system with well-defined components. The components used were the transactivator from the tetracycline-controlled transcriptional activation, its binding sequence and the reporter gene GFP. These were used in different constructs; the resulting fluorescence was then measured in single cells with fluorescence microscopy. The findings were also consistent with a mathematical model.
In the first part of this presentation, I briefly describe the basics needed to understand the results of this paper and their implications. The topics included are a brief description of the difference between eukaryotic and prokaryotic gene regulation, enhancers and two models of their operation, namely the graded and the binary mode, positive feedback and its role in biological systems. Lastly, the tetracycline-induced transcription activation is described since it was used in this research and understanding of its mechanism is required to understand the results. Next, we move on to the second part, where I present the approach and the results of the research.

==Eukaryotic gene regulation==
Although basic principles of gene regulation are the same in prokaryotes and eukaryotes, the logic of gene regulation is different. The main reason for differences arises from different genome organization, namely eukaryotic DNA is packaged into chromatin templates while prokaryotic DNA is not. Prokaryotic DNA is accessible and RNA polymerase can bind to promoter sequences. The ground state is thus non-restrictive. Strong promoters initiate transcription at maximum rate, while activators increase transcription initiation at inherently weak or repressed promoters by directly interacting with RNA polymerase. Repressors keep the expression rate at a very low level by preventing RNA polymerase to bind to the promoter.
In eukaryotes, the ground state is restrictive because of chromatin packaging. Strong promoters are inactive in eukaryotic cells, even with no repressors present. Pol II holoenzyme, which is responsible for gene transcription in eukaryotes, consists of the core RNA polymerase and many different transcription factors and other associated proteins, which are only loosely bound to the complex. For the complex to efficiently bind to the promoter and start the transcription chromatin needs to become accessible and many activators have to bind to their upstream or downstream binding sites. Activators can regulate transcription in two ways; they can bind to Pol II holoenzyme directly or they can remodel chromatin structure and thus indirectly increase recruitment of the transcription machinery to the promoter.<ref name="ref2">Fundamentally different logic of gene regulation in eukaryotes and prokaryotes. Struhl, Cell, 1999</ref>

===Enhancers and their mode of operation===
Activator binding sites are named enhancers and they usually bind transcription factors. They are short sequences, usually 50 to 1500 base pairs long and can be located downstream or upstream of the promoter, or can even be on a different chromosome. There are two different theories explaining how enhancers operate: rheostatic mode and binary mode. In the rheostatic mode theory, activators bound to enhancers cause an increase in the rate of transcription. They do so by directly interacting with the transcription machinery. The presence of an activator therefore causes the same effect in all the cells – increased expression of genes that are affected by the activated enhancer. The level of the increase is positively correlated with the concentration of the activator; the response of a cell population is thus graded.
In the binary mode theory, enhancers increase the probability of initiating the transcription rather than the rate of transcription. In other words, they raise the probability of genes activating and staying active, but do not cause a certainty. The consequence of the probabilistic response is that cells in the same environment of transcription factors have different gene expressions – a mosaic pattern is created. The population of cells is divided into two pools; cells with high expression of the gene and cells with low expression of the gene. This is called a bimodal distribution. Different levels of the activator change the proportions of cells in the pools. The response is thus binary. Activators bound to enhancers may operate by remodelling the chromatin and making it accessible, or by recruiting other chromatin remodelling machinery.
Stochastic gene activation may be important in cell differentiation, where the expression of some genes leads to commitment of a stem cell to differentiate to a certain type. It is important that a proportion of stem cells remains uncommitted. In the stochastic model, stem cells are scattered between differentiated cells in a tissue, even though the environment is the same throughout the tissue.
It is not possible to distinguish between both modes of enhancer operation, unless expression is analysed in single cells by methods such as flow cytometry or fluorescence microscopy.<ref name="ref 3">To be or not to be active: the stochastic nature of enhancer action. Fiering et al., BioEssays, 2000</ref><ref name="ref 4">Probability in transcriptional regulation and its implications for leukocyte differentiation and inducible gene expression. Hume, Blood, 2000</ref>

==Positive feedback in eukaryotic systems==
A system has a feedback loop if a certain component influences its own levels or activity. Feedback loops can be positive or negative. In a negative feedback loop, an increase in levels/activity of the component is counterbalanced and the change is minimised. In a positive feedback loop, the system acts by potentiating the change, for instance, an increase in levels/activity leads to an even bigger increase. Negative feedback therefore stabilises the system while positive feedback amplifies changes and destabilises the system. For example, in genetic networks, a positive feedback loop consists of a transcription factor that positively regulates its own transcription. When its levels increase, the binding of the transcription factor to its operator amplifies the change and further increases the transcription. A negative feedback loop in a genetic network involves a repressor that lowers its own activity.
Both positive and negative feedback loops can be simple, composed of only a single component, or very complex with many interactions; they can also be direct or indirect. Feedback loops occur on the level of transcription regulation as well as in protein-protein interactions.
A common feature of a system with positive feedback is bistability. Bistable systems can exist in one of two stable steady states. One of them is usually a high activity state and the other a low activity state. A variable, which in biochemical systems is often the concentration of a molecular species, determines the state of the system. Bistability is closely associated with bimodal distribution of a cell population. However, positive feedback alone is not enough to cause bistability in a system. Usually, it has to be paired with a sigmoidal response curve within the feedback loop. An example of a sigmoidal response is cooperative binding of a regulator to DNA.
Positive feedback in nature often takes place when cells need to commit to an irreversible development. Such cases arise, for example, in the cell cycle, oocyte maturation and cell differentiation.<ref name="ref5">Positive feedback in cellular control systems. Mitrophanov and Groisman, BioEssays, 2008</ref><ref name="ref6">Transcriptional autoregulation in development. Crews and Pearson, Curr. Biol., 2009</ref><ref name="ref7">Simple, realistic models of complex biological processes: Positive feedback and bistability in a cell fate switch and a cell cycle oscillator. Ferrel Jr. et al., FEBS Lett., 2009</ref>

==Tetracycline-controlled transcriptional activation==
Tetracycline inducible systems are used for controlling protein expression in prokaryotic and eukaryotic gene networks. The systems used in research are derived from ''E.coli'' tetracycline resistance operon. The two systems most used are Tet-Off and Tet-On.
Tet-Off: This system uses tetracycline transactivator (tTA). This protein consists of two parts: tetracycline receptor (TetR) from ''E.coli'' and an activation domain VP16 from Herpes Simplex Virus. tTA binds to specific ''tetO'' sequences, which are usually placed in front of a minimal promoter, and activates the transcription of the target gene. When tetracycline (or its analog, e.g. doxycycline) is added to the system, it binds to tTA. tTA with bound inducer can no longer bind to ''tetO'' and the expression of the target gene is repressed.
Tet-On: The transactivator of this system is rtTA. rtTA is similar to tTA, but has a few point mutations, which make its response to tetracycline (or analogs) reverse. When there is no inducer present, rtTA cannot bind to ''tetO'' and thus the target gene is not expressed or has a very low expression. When the inducer is added, it binds rtTA and the complex can then bind to TetO, resulting in the expression of the target gene.
In the research described here, they used the Tet-On system to characterize the effects of an addition of positive feedback to the gene network.

==Converting graded response to binary response with positive feedback==
===Approach===
To test the ability of a positive feedback to convert a graded response to a binary response, they performed two series of experiments. The design of the constructs used is shown [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F1 here]. They used yeast centromeric plasmids, which are low copy vectors. Expression systems incorporate the following components:
*rtTA gene, which is a fusion of TetR and VP16
*constitutive promoters CMV and CYC1
*tetreg regulatory sequence, composed of the promoter CYC1 and two ''tetO'' sequences
*GFP gene.
When constructs were chromosomally integrated, different copy numbers of the reporter gene (n) were used.
In the first series, they compared rtTA expression in constitutive and autocatalytic systems. To build the constitutive system they inserted the rtTA gene into plasmids and linked it to two different constitutive promoters: CMV and CYC1. CMV is a promoter from human cytomegalovirus, while CYC1 is a yeast promoter. They built the autocatalytic system by adding an rtTA binding sequence to the CYC1 promoter, thus creating tetreg – a regulatory sequence for tetracycline-induced transcriptional activation. They then transformed yeast strains containing chromosomally integrated green fluorescent protein (GFP) with an rtTA binding sequence. Thus, when rtTA on the plasmids was being expressed it bound to its chromosomal binding site and caused the expression of GFP, which was then quantified by measuring fluorescence intensity in single cells.
In the second series of experiments, they detected the expression of rtTA directly in autocatalytic systems. rtTA was fused to GFP and linked to tetreg promoter sequence. This construct was either inserted in a plasmid or integrated into the chromosome and the expression of rtTA was, as above, determined by measuring fluorescence intensity.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Graded response to rtTA in constitutive systems===
In this simple system, rtTA is under the control of the CMV promoter and is expressed constitutively. In the presence of doxycycline, rtTA activates the expression of GFP. After activation, all the cells in the population began expressing GFP ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] A and B) and the distribution of the population was approximately Gaussian. The mean values of this distribution increased with the concentration of the inductor ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] A). These properties are typical for a graded response. When the CMV promoter was substituted with the CYC1 promoter, the mean values were lower and the distribution was less regular ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B, lanes labelled ''constit''). However, the population did not split into two sub-population and the response was still graded, as opposed to binary.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Converting graded response to binary===
Adding a regulatory sequence to the CYC1 promoter converted the system from constitutive to autocatalytic. The expression of rtTA is induced by adding doxycycline. In the autocatalytic system, rtTA activates not only the expression of GFP but also induces its own transcription beyond the basal rate. In contrast to the constitutive system, inducing the expression of rtTA caused the division of cells into two distinct pools: fluorescent (‘on’) cells and non-fluorescent (‘off’) cells ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] C and D). At higher inducer concentrations, more cells were in the ‘on’ state and less in the ‘off’ state, but the position of the peaks did not change ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B – lanes labelled ''autocat'' – and [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4] A). Therefore, the response in this autocatalytic system was binary. Increasing the copy number of the GFP gene increased the fluorescence in on-cells, but did not change the proportion of on- to off-cells. Once this bimodal distribution was established, the percentage of bright and dark cells did not change until the inducer was removed.
GFP was fused to the activator rtTA to allow direct detection. The construct was on a plasmid or chromosomally integrated. In both cases, the distribution of the cells remained bimodal, however, the number of bright cells was higher and the difference in fluorescence between both sub-populations was smaller. ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4]) The proportion of on-cells was positively correlated with the gene copy number in contrast to the system with chromosomal reporter. The differences between the systems with direct and indirect detection can occur because of two possible reasons. The first one is different noise sensitivity: rtTA-GFP fusion protein has slightly different properties than rtTA. Secondly, the chromosomal reporter system in addition to being bistable also has a sigmoidal response of the reporter system to the activator (i.e. the expression of GFP because of rtTA binding). This combination results in a better separation of the two groups of cells.
They also compared this autocatalytic system with a system with indirect positive feedback. For that purpose, they tested the expression of GFP under the control of GAL1 promoter. This promoter controls the expression of Gal4 in S. cerevisiae, but Gal4 has no binding site on the promoter, therefore, there is no direct positive feedback. Gal4 increases the expression of galactose transporters. This leads to higher levels of galactose in the cell, which increases Gal4 activity. In this case, the positive feedback is indirect. As you can see in Figure 4B in the black lane, the indirect positive feedback also results in a bimodal distribution of cell fluorescence.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic switch===
The autocatalytic system is a switch, in which single off-cells can become on-cells in a stochastic way. Switching in the other direction (from ‘on’ to ‘off’ state) is theoretically possible but was not observed. Because the switching is continuous, this switch is noise-based, in contrast to the toggle switch. The two switches are both bistable, but the toggle switch remains stable and has no random transition.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

====Theoretical background of the switch====
To explain the results of the positive feedback, they performed a mathematical analysis using probabilistic methods, which allowed for noise and fluctuations. Theoretical models show that a system with a constitutively expressed activator results in a graded response with a sigmoidal shape. The distribution is unimodal, which means that there are no subpopulations. Introducing a positive feedback loop to this model and thus converting the system to autocatalytical results in bistability. Bistability is not an obligatory consequence of the positive feedback, since other parameters of the gene circuit also influence it. High degree of cooperativity, which is characteristic for eukaryotic transcription activation and is a consequence of nucleosomal rearrangement and protein-protein interactions, in concert with positive feedback gives rise to a robust bistability. If the two steady states are sufficiently separated, the distribution of the population is bimodal.
To explain the properties of the autocatalytic system, they used the following model:

<math>f(x) = \frac {dx}{dt} = \frac {s \cdot x^n}{d + x^n} + r - k \cdot x</math>

Where ''x'' is the concentration of the activator, ''s'' is the maximal rate and ''r'' is the basal rate of the synthesis of the activator, ''d'' is the dissociation constant of the activator from DNA, ''n'' is the cooperativity of the activation and ''k'' is the degradation rate of the activator. Parameter ''s'' was experimentally tuned by doxycycline and gene dosage, as it includes the copy number of the gene circuit, the inducer concentration and the proportionality constant between transcription and translation. The potential of this equation, which is negatively correlated with the probability distribution of the concentration of transcriptional activator, was calculated. The probability distribution (or negative potential) for the concentration of transcriptional activator is shown in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F6 Figure 6]. To achieve different levels of activation, the parameter ''s'' (rate of synthesis) was changed. The lower steady state reflects the basal expression rate and the upper steady state corresponds with the maximal rate of the expression. For smaller rates of synthesis, which correspond to lower activation levels, the probability for the system to adopt the lower steady state is higher. The situation becomes reversed when the degree of activation increases.
This theoretical model is in agreement with the results of the experiments. The lower steady state corresponds to off-cells and the upper one to on-cells. The probability distribution reflects the fluorescence distributions. The lower steady state overlaps with the unimodal distribution of the constitutive system, while the second peak – the upper steady state – only appears in autocatalytic system and corresponds to maximally activated expression rates. The degree of activation, which is analog information, is converted to binary information; '0' and '1' correspond to lower and upper steady states.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic expression in cell differentiation===
To follow the fates of single cells during population growth, their growth was monitored on microscope slides ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5]). In [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] A and B are non-fluorescent (off-) and fluorescent (on-) cells at the beginning of the experiment. The colony in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] C grew from off-cells and contained both on- and off-cells. However, the colony in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5] D, which grew from on- cells, only contained fluorescent cells. This shows that cells can switch randomly from ‘off’ to ‘on’ state. It was also observed that the cell-doubling time is shorter than the average time required for a cell to switch to the ‘on’ state. The slow switching time may be the consequence of the robust bistability of eukaryotic gene expression. The off-cells also replicate faster than the on-cells. The above-mentioned properties maintain a pool of off-cells even at high concentrations of the inducer. Even though the switching-time is random, the inducer controls the percentage of on- and off-cells.
Processes that are similar to this autocatalytic expression might be involved in blood stem cell differentiation. A stochastic decision activates genetic programs in stem cells and differentiates them to distinct blood cell lineages. Similarly, a pool of undifferentiated stem cells is maintained and the percentages of the cell types are regulated.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

==Conclusion==
To summarize, positive feedback is an important mechanism of gene regulation. In the presented research paper, they constructed a positive feedback loop with well-characterized components – the tetracycline-induced regulator and the reporter protein GFP. By implementing the positive feedback loop, they managed to convert the response of the cell population from graded to binary. Thus, they constructed a eukaryotic autocatalytic switch, which is similar to the toggle switch in its bistability, but is less stable since random transition occurs. Since properties, similar to this system, are found in cell differentiation, positive feedback might play an important role in regulating the processes involved. The findings of this paper might also have implications in explaining the way enhancers operate, namely those where a binary response has been described.

==References==
<references />

Positive feedback in eukaryotic gene networks cell differentiation by graded to binary response conversion

2015-01-18T23:29:09Z

(Andreja Bratovš)

Becskei, A., Séraphin, B., Serrano L. [http://emboj.embopress.org/content/embojnl/20/10/2528.full.pdf Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion]. The EMBO Journal 20, 2528-2535. 2001

==Introduction==
The paper<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref> presented in this seminar was published in 2001 in The EMBO Journal. Becskei, Séraphin and Serrano constructed a synthetic eukaryotic gene switch in ''S.cerevisiae'' by using positive feedback. They analysed the consequences of adding a positive feedback loop in a system with well-defined components. The components used were the transactivator from the tetracycline-controlled transcriptional activation, its binding sequence and the reporter gene GFP. These were used in different constructs; the resulting fluorescence was then measured in single cells with fluorescence microscopy. The findings were also consistent with a mathematical model.
In the first part of this presentation, I briefly describe the basics needed to understand the results of this paper and their implications. The topics included are a brief description of the difference between eukaryotic and prokaryotic gene regulation, enhancers and two models of their operation, namely the graded and the binary mode, positive feedback and its role in biological systems. Lastly, the tetracycline-induced transcription activation is described since it was used in this research and understanding of its mechanism is required to understand the results. Next, we move on to the second part, where I present the approach and the results of the research.

==Eukaryotic gene regulation==
Although basic principles of gene regulation are the same in prokaryotes and eukaryotes, the logic of gene regulation is different. The main reason for differences arises from different genome organization, namely eukaryotic DNA is packaged into chromatin templates while prokaryotic DNA is not. Prokaryotic DNA is accessible and RNA polymerase can bind to promoter sequences. The ground state is thus non-restrictive. Strong promoters initiate transcription at maximum rate, while activators increase transcription initiation at inherently weak or repressed promoters by directly interacting with RNA polymerase. Repressors keep the expression rate at a very low level by preventing RNA polymerase to bind to the promoter.
In eukaryotes, the ground state is restrictive because of chromatin packaging. Strong promoters are inactive in eukaryotic cells, even with no repressors present. Pol II holoenzyme, which is responsible for gene transcription in eukaryotes, consists of the core RNA polymerase and many different transcription factors and other associated proteins, which are only loosely bound to the complex. For the complex to efficiently bind to the promoter and start the transcription chromatin needs to become accessible and many activators have to bind to their upstream or downstream binding sites. Activators can regulate transcription in two ways; they can bind to Pol II holoenzyme directly or they can remodel chromatin structure and thus indirectly increase recruitment of the transcription machinery to the promoter.<ref name="ref2">Fundamentally different logic of gene regulation in eukaryotes and prokaryotes. Struhl, Cell, 1999</ref>

===Enhancers and their mode of operation===
Activator binding sites are named enhancers and they usually bind transcription factors. They are short sequences, usually 50 to 1500 base pairs long and can be located downstream or upstream of the promoter, or can even be on a different chromosome. There are two different theories explaining how enhancers operate: rheostatic mode and binary mode. In the rheostatic mode theory, activators bound to enhancers cause an increase in the rate of transcription. They do so by directly interacting with the transcription machinery. The presence of an activator therefore causes the same effect in all the cells – increased expression of genes that are affected by the activated enhancer. The level of the increase is positively correlated with the concentration of the activator; the response of a cell population is thus graded.
In the binary mode theory, enhancers increase the probability of initiating the transcription rather than the rate of transcription. In other words, they raise the probability of genes activating and staying active, but do not cause a certainty. The consequence of the probabilistic response is that cells in the same environment of transcription factors have different gene expressions – a mosaic pattern is created. The population of cells is divided into two pools; cells with high expression of the gene and cells with low expression of the gene. This is called a bimodal distribution. Different levels of the activator change the proportions of cells in the pools. The response is thus binary. Activators bound to enhancers may operate by remodelling the chromatin and making it accessible, or by recruiting other chromatin remodelling machinery.
Stochastic gene activation may be important in cell differentiation, where the expression of some genes leads to commitment of a stem cell to differentiate to a certain type. It is important that a proportion of stem cells remains uncommitted. In the stochastic model, stem cells are scattered between differentiated cells in a tissue, even though the environment is the same throughout the tissue.
It is not possible to distinguish between both modes of enhancer operation, unless expression is analysed in single cells by methods such as flow cytometry or fluorescence microscopy.<ref name="ref 3">To be or not to be active: the stochastic nature of enhancer action. Fiering et al., BioEssays, 2000</ref><ref name="ref 4">Probability in transcriptional regulation and its implications for leukocyte differentiation and inducible gene expression. Hume, Blood, 2000</ref>

==Positive feedback in eukaryotic systems==
A system has a feedback loop if a certain component influences its own levels or activity. Feedback loops can be positive or negative. In a negative feedback loop, an increase in levels/activity of the component is counterbalanced and the change is minimised. In a positive feedback loop, the system acts by potentiating the change, for instance, an increase in levels/activity leads to an even bigger increase. Negative feedback therefore stabilises the system while positive feedback amplifies changes and destabilises the system. For example, in genetic networks, a positive feedback loop consists of a transcription factor that positively regulates its own transcription. When its levels increase, the binding of the transcription factor to its operator amplifies the change and further increases the transcription. A negative feedback loop in a genetic network involves a repressor that lowers its own activity.
Both positive and negative feedback loops can be simple, composed of only a single component, or very complex with many interactions; they can also be direct or indirect. Feedback loops occur on the level of transcription regulation as well as in protein-protein interactions.
A common feature of a system with positive feedback is bistability. Bistable systems can exist in one of two stable steady states. One of them is usually a high activity state and the other a low activity state. A variable, which in biochemical systems is often the concentration of a molecular species, determines the state of the system. Bistability is closely associated with bimodal distribution of a cell population. However, positive feedback alone is not enough to cause bistability in a system. Usually, it has to be paired with a sigmoidal response curve within the feedback loop. An example of a sigmoidal response is cooperative binding of a regulator to DNA.
Positive feedback in nature often takes place when cells need to commit to an irreversible development. Such cases arise, for example, in the cell cycle, oocyte maturation and cell differentiation.<ref name="ref5">Positive feedback in cellular control systems. Mitrophanov and Groisman, BioEssays, 2008</ref><ref name="ref6">Transcriptional autoregulation in development. Crews and Pearson, Curr. Biol., 2009</ref><ref name="ref7">Simple, realistic models of complex biological processes: Positive feedback and bistability in a cell fate switch and a cell cycle oscillator. Ferrel Jr. et al., FEBS Lett., 2009</ref>

==Tetracycline-controlled transcriptional activation==
Tetracycline inducible systems are used for controlling protein expression in prokaryotic and eukaryotic gene networks. The systems used in research are derived from ''E.coli'' tetracycline resistance operon. The two systems most used are Tet-Off and Tet-On.
Tet-Off: This system uses tetracycline transactivator (tTA). This protein consists of two parts: tetracycline receptor (TetR) from ''E.coli'' and an activation domain VP16 from Herpes Simplex Virus. tTA binds to specific ''tetO'' sequences, which are usually placed in front of a minimal promoter, and activates the transcription of the target gene. When tetracycline (or its analog, e.g. doxycycline) is added to the system, it binds to tTA. tTA with bound inducer can no longer bind to ''tetO'' and the expression of the target gene is repressed.
Tet-On: The transactivator of this system is rtTA. rtTA is similar to tTA, but has a few point mutations, which make its response to tetracycline (or analogs) reverse. When there is no inducer present, rtTA cannot bind to ''tetO'' and thus the target gene is not expressed or has a very low expression. When the inducer is added, it binds rtTA and the complex can then bind to TetO, resulting in the expression of the target gene.
In the research described here, they used the Tet-On system to characterize the effects of an addition of positive feedback to the gene network.

==Converting graded response to binary response with positive feedback==
===Approach===
To test the ability of a positive feedback to convert a graded response to a binary response, they performed two series of experiments. The design of the constructs used is shown [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F1 here]. They used yeast centromeric plasmids, which are low copy vectors. Expression systems incorporate the following components:
*rtTA gene, which is a fusion of TetR and VP16
*constitutive promoters CMV and CYC1
*tetreg regulatory sequence, composed of the promoter CYC1 and two ''tetO'' sequences
*GFP gene.
When constructs were chromosomally integrated, different copy numbers of the reporter gene (n) were used.
In the first series, they compared rtTA expression in constitutive and autocatalytic systems. To build the constitutive system they inserted the rtTA gene into plasmids and linked it to two different constitutive promoters: CMV and CYC1. CMV is a promoter from human cytomegalovirus, while CYC1 is a yeast promoter. They built the autocatalytic system by adding an rtTA binding sequence to the CYC1 promoter, thus creating tetreg – a regulatory sequence for tetracycline-induced transcriptional activation. They then transformed yeast strains containing chromosomally integrated green fluorescent protein (GFP) with an rtTA binding sequence. Thus, when rtTA on the plasmids was being expressed it bound to its chromosomal binding site and caused the expression of GFP, which was then quantified by measuring fluorescence intensity in single cells.
In the second series of experiments, they detected the expression of rtTA directly in autocatalytic systems. rtTA was fused to GFP and linked to tetreg promoter sequence. This construct was either inserted in a plasmid or integrated into the chromosome and the expression of rtTA was, as above, determined by measuring fluorescence intensity.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Graded response to rtTA in constitutive systems===
In this simple system, rtTA is under the control of the CMV promoter and is expressed constitutively. In the presence of doxycycline, rtTA activates the expression of GFP. After activation, all the cells in the population began expressing GFP ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] A and B) and the distribution of the population was approximately Gaussian. The mean values of this distribution increased with the concentration of the inductor ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] A). These properties are typical for a graded response. When the CMV promoter was substituted with the CYC1 promoter, the mean values were lower and the distribution was less regular ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B, lanes labelled ''constit''). However, the population did not split into two sub-population and the response was still graded, as opposed to binary.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Converting graded response to binary===
Adding a regulatory sequence to the CYC1 promoter converted the system from constitutive to autocatalytic. The expression of rtTA is induced by adding doxycycline. In the autocatalytic system, rtTA activates not only the expression of GFP but also induces its own transcription beyond the basal rate. In contrast to the constitutive system, inducing the expression of rtTA caused the division of cells into two distinct pools: fluorescent (‘on’) cells and non-fluorescent (‘off’) cells ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F3 Figure 3] C and D). At higher inducer concentrations, more cells were in the ‘on’ state and less in the ‘off’ state, but the position of the peaks did not change ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F2 Figure 2] B – lanes labelled ''autocat'' – and [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4] A). Therefore, the response in this autocatalytic system was binary. Increasing the copy number of the GFP gene increased the fluorescence in on-cells, but did not change the proportion of on- to off-cells. Once this bimodal distribution was established, the percentage of bright and dark cells did not change until the inducer was removed.
GFP was fused to the activator rtTA to allow direct detection. The construct was on a plasmid or chromosomally integrated. In both cases, the distribution of the cells remained bimodal, however, the number of bright cells was higher and the difference in fluorescence between both sub-populations was smaller. ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F4 Figure 4]) The proportion of on-cells was positively correlated with the gene copy number in contrast to the system with chromosomal reporter. The differences between the systems with direct and indirect detection can occur because of two possible reasons. The first one is different noise sensitivity: rtTA-GFP fusion protein has slightly different properties than rtTA. Secondly, the chromosomal reporter system in addition to being bistable also has a sigmoidal response of the reporter system to the activator (i.e. the expression of GFP because of rtTA binding). This combination results in a better separation of the two groups of cells.
They also compared this autocatalytic system with a system with indirect positive feedback. For that purpose, they tested the expression of GFP under the control of GAL1 promoter. This promoter controls the expression of Gal4 in S. cerevisiae, but Gal4 has no binding site on the promoter, therefore, there is no direct positive feedback. Gal4 increases the expression of galactose transporters. This leads to higher levels of galactose in the cell, which increases Gal4 activity. In this case, the positive feedback is indirect. As you can see in Figure 4B in the black lane, the indirect positive feedback also results in a bimodal distribution of cell fluorescence.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic switch===
The autocatalytic system is a switch, in which single off-cells can become on-cells in a stochastic way. Switching in the other direction (from ‘on’ to ‘off’ state) is theoretically possible but was not observed. Because the switching is continuous, this switch is noise-based, in contrast to the toggle switch. The two switches are both bistable, but the toggle switch remains stable and has no random transition.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

====Theoretical background of the switch====
To explain the results of the positive feedback, they performed a mathematical analysis using probabilistic methods, which allowed for noise and fluctuations. Theoretical models show that a system with a constitutively expressed activator results in a graded response with a sigmoidal shape. The distribution is unimodal, which means that there are no subpopulations. Introducing a positive feedback loop to this model and thus converting the system to autocatalytical results in bistability. Bistability is not an obligatory consequence of the positive feedback, since other parameters of the gene circuit also influence it. High degree of cooperativity, which is characteristic for eukaryotic transcription activation and is a consequence of nucleosomal rearrangement and protein-protein interactions, in concert with positive feedback gives rise to a robust bistability. If the two steady states are sufficiently separated, the distribution of the population is bimodal.
To explain the properties of the autocatalytic system, they used the following model:

<math>f(x) = \frac {dx}{dt} = \frac {s \cdot x^n}{d + x^n} + r - k \cdot x</math>

Where ''x'' is the concentration of the activator, ''s'' is the maximal rate and ''r'' is the basal rate of the synthesis of the activator, ''d'' is the dissociation constant of the activator from DNA, ''n'' is the cooperativity of the activation and ''k'' is the degradation rate of the activator. Parameter ''s'' was experimentally tuned by doxycycline and gene dosage, as it includes the copy number of the gene circuit, the inducer concentration and the proportionality constant between transcription and translation. The potential of this equation, which is negatively correlated with the probability distribution of the concentration of transcriptional activator, was calculated. The probability distribution (or negative potential) for the concentration of transcriptional activator is shown in [http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F6 Figure 6]. To achieve different levels of activation, the parameter ''s'' (rate of synthesis) was changed. The lower steady state reflects the basal expression rate and the upper steady state corresponds with the maximal rate of the expression. For smaller rates of synthesis, which correspond to lower activation levels, the probability for the system to adopt the lower steady state is higher. The situation becomes reversed when the degree of activation increases.
This theoretical model is in agreement with the results of the experiments. The lower steady state corresponds to off-cells and the upper one to on-cells. The probability distribution reflects the fluorescence distributions. The lower steady state overlaps with the unimodal distribution of the constitutive system, while the second peak – the upper steady state – only appears in autocatalytic system and corresponds to maximally activated expression rates. The degree of activation, which is analog information, is converted to binary information; '0' and '1' correspond to lower and upper steady states.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

===Autocatalytic expression in cell differentiation===
To follow the fates of single cells during population growth, their growth was monitored on microscope slides ([http://emboj.embopress.org/content/20/10/2528#F5 Figure 5]). In Figure 5 A and B are non-fluorescent (off-) and fluorescent (on-) cells at the beginning of the experiment. The colony in Figure 5 C grew from off-cells and contained both on- and off-cells. However, the colony in Figure 5 D, which grew from on- cells, only contained fluorescent cells. This shows that cells can switch randomly from ‘off’ to ‘on’ state. It was also observed that the cell-doubling time is shorter than the average time required for a cell to switch to the ‘on’ state. The slow switching time may be the consequence of the robust bistability of eukaryotic gene expression. The off-cells also replicate faster than the on-cells. The above-mentioned properties maintain a pool of off-cells even at high concentrations of the inducer. Even though the switching-time is random, the inducer controls the percentage of on- and off-cells.
Processes that are similar to this autocatalytic expression might be involved in blood stem cell differentiation. A stochastic decision activates genetic programs in stem cells and differentiates them to distinct blood cell lineages. Similarly, a pool of undifferentiated stem cells is maintained and the percentages of the cell types are regulated.<ref name="ref1">Positive feedback in eukaryotic gene networks: cell differentiation by graded to binary response conversion. Becskei et al., EMBO J., 2001</ref>

==Conclusion==
To summarize, positive feedback is an important mechanism of gene regulation. In the presented research paper, they constructed a positive feedback loop with well-characterized components – the tetracycline-induced regulator and the reporter protein GFP. By implementing the positive feedback loop, they managed to convert the response of the cell population from graded to binary. Thus, they constructed a eukaryotic autocatalytic switch, which is similar to the toggle switch in its bistability, but is less stable since random transition occurs. Since properties, similar to this system, are found in cell differentiation, positive feedback might play an important role in regulating the processes involved. The findings of this paper might also have implications in explaining the way enhancers operate, namely those where a binary response has been described.

==References==
<references />

Seminarji TehDNA

2014-01-18T11:23:37Z

AndrejaBratovs:

Seminarje iz Tehnologije DNA bo v študijskem letu 2013/14 vodila asist. dr. Helena Čelešnik.

'''SEMINARJI SO OB TORKIH (ob 14h na dekanatu, soba D30, 1. nadstropje levo).'''

Seznam tem za seminarje:

# Mutageneza (16.10.), 3 seminarji: 1. Urban Bezeljak (CRISPR/Cas9) 2. Uroš Stupar (ZFN nukleaze) 3. Helena Vajović (tarčna mutageneza)
# Izražanje na površini (23.10.), 3 seminarji: 1. Mitja Crček (Ribosome display), 2. Klara Tereza Novoselc (Phage display) 3. Živa Marsetič (Predstavitev na površini bakterij)
# Dvohibridni sistemi (30.10.), 3 seminarji: 1. Katja Kovačič (BiFC) 2. Barbara Žužek (YTH s knjižnico celic HeLa) 3. Bernarda Majc (YTH)
# Mutageneza/genetika (6.11.), skupaj 3 seminarji: 1. Valter Bergant (scFv phage display), 2. Ana Kapraljević (gene silencing shRNA), 3. Tjaša Blatnik (gene overexpression)
# GSO v agronomiji (12.11.), 3 seminarji: 1. Niki Bursič (izboljšanje tolerance na mraz in slanost), 2. Petra Malavašič (biofortifikacija riža), 3. Jernej Mustar (rizobakterijska simbioza)
# Transgenske živali (26.11.), 3 seminarji: 1. Andrea Grof (transgenske kokoši), 2. Eva Lucija Kozak (HMC), 3. Špela Pohleven (transgene podgane)
# Izvorne celice (3.12.), 4 seminarji: 1. Sara Primec, 2. Alja Zottel, 3. Tjaša Goričan (SCNT), 4. Rok Štemberger
# DNA-diagnostika (10.12.), 4 seminarji: 1. Tina Gregorič , 2. Eva Knapič, 3. Veronika Jarc, 4. Jana Verbančič
# Forenzika, arheologija, sistematika (17.12.), 3 seminarji: 1. Matja Zalar, 2. Andreja Bratovš, 3. Maja Remškar
# Mikromreže, genomike (7.1.), 3 seminarji: 1. Andrej Vrankar (microarray-gene chips), 2. Filip Kolenc 3. Nastja Štemberger
# Gensko zdravljenje (14.1.), 3 seminarji: 1. Ana Dolinar 2. Staša Komljenovič, 3. Katarina Uršič

'''POVZETEK ZA SEMINAR 21.1.2014''' '''Dolžina predstavitve: 13 min'''

# Tamara Marić ([[Regulation of flowering time in Arabidopsis thaliana]])

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 14.1.2014''' '''Dolžina predstavitve: 13 min'''

# Ana Dolinar ([[Retinal Gene Therapy]]) Vprašanja: Tamara Marić, Primec Sara, Jarc Veronika
# Staša Komljenovič ([[Nanoparticle Platform for Delivery of siRNA and Cisplatin]]) Vprašanja: Vrankar Andrej, Grof Andrea, Štemberger Nastja
# Katarina Uršič ([[Combined Cancer Gene Therapy]]) Vprašanja: Kozak Eva Lucija, Vajović Helena

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 7.1.2014''' '''Dolžina predstavitve: 13 min'''

# Andrej Vrankar ([[microarray-gene chips]]) Vprašanja: Mustar Jernej, Žužek Barbara
# Filip Kolenc ([[integration of multiple omics datasets]]) Vprašanja: Blatnik Tjaša, Majc Bernarda
# Nastja Štemberger ([[metabolomics]]) Vprašanja: Kapraljević Ana, Zottel Alja

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 17.12.2013''' '''Dolžina predstavitve: 13 min'''

'''Študente naprošam, da si preberejo članek Maje Remškar, ker bomo v torek za ta članek skupaj sestavili recenzijo. Izbrala sem ga, ker je zelo kratek in enostaven, tako da vam ne bo vzel preveč časa. Hvala, Helena Čelešnik'''

# Matja Zalar ([[Arheologija, Whole-Genome Capture Method]]) Vprašanja: Goričan Tjaša, Grof Andrea
# Andreja Bratovš ([[Sistematika, Human Gut Microbiome]]) Vprašanja: Kozak Eva Lucija, Pohleven Špela
# Maja Remškar ([[Forenzika, Determining the Body Fluid Origin]]) Vprašanja: Štemberger Rok, Verbančič Jana

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 10.12.2013:''' '''dolžina predstavitve: 13 min, čas za vprašanja: 9 min na seminar.

PROSIM, DA SE STRIKTNO DRŽITE DOLŽINE PREDSTAVITEV, KER IMAMO TA TEDEN 4 SEMINARJE
# Tina Gregorič ([[Comparative genomic hybridization (CGH) arrays]]) Vprašanja: Crček Mitja, Majc Bernarda
# Eva Knapič ([[Automated Multiplexing Quantum Dots in Situ Hybridization Assay ]]) Vprašanja: Stupar Uroš, Malavašič Petra
# Veronika Jarc ([[identification and mapping of clone-specific chromosomal abnormalities ]]) Vprašanja: Marsetič Żiva, Bursić Niki
# Jana Verbančič ([[multiplex oligonucleotide ligation assay]]) Vprašanja: Bezeljak Urban, Żużek Barbara

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 3.12.2013:''' '''dolžina predstavitve: 13 min, čas za vprašanja: 9 min na seminar.

PROSIM, DA SE STRIKTNO DRŽITE DOLŽINE PREDSTAVITEV, KER IMAMO TA TEDEN 4 SEMINARJE
# Sara Primec([[Stem Cell Educator therapy]]) Vprašanja: Bergant Valter, Novoselc Klara Tereza
# Alja Zottel ([[hematopoietic stem/progenitor cells (HSPC) modification]]) Vprašanja: Dolinar Ana, Kapraljević Ana
# Tjaša Goričan ([[Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells & SCNT]]) Vprašanja: Vrankar Andrej, Uršič Katarina
# Rok Štemberger ([[neural stem cells]]) Vprašanja: Komljenović Staša, Blatnik Tjaša

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 26.11.2013 (ob 14h, soba D30)''' '''Dolžina predstavitve: 13 min'''
# Andrea Grof ([[transgenske kokoši]]) Vprašanja: Zottel Alja, Vajović Helena
# Eva Lucija Kozak ([[HMC]]) Vprašanja: Štemberger Nastja, Knapič Eva
# Špela Pohleven ([[transgene podgane]]) Vprašanja: Bratovš Andreja, Kovačič Katja

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 12.11.2013 (ob 14h na dekanatu - D30)''' '''Dolžina predstavitve: 13 min'''
# Niki Bursič ([[izboljšanje tolerance na mraz in slanost]]) (Vsak svoje) vprašanje postavita Kolenc Filip in Primec Sara
# Petra Malavašič ([[biofortifikacija riža]]) Vprašanje postavita Zalar Matja in Gregorič Tina
# Jernej Mustar ([[rizobakterijska simbioza]]) Vprašanje postavita Jarc Veronika in Remškar Maja

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 6.11.2013'''
# Valter Bergant ([[scFv phage display]])
# Ana Kapraljević ([[gene silencing shRNA]])
# Tjaša Blatnik ([[gene overexpression]])

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 30.10.2013'''
# Katja Kovačič ([[BiFC]])
# Barbara Žužek ([[YTH s knjižnico celic HeLa]])
# Bernarda Majc ([[YTH]])

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 23.10.2013'''
# Mitja Crček ([[Predstavitev na ribosomih]])
# Klara Tereza Novoselc ([[Phage display]])
# Živa Marsetič ([[Predstavitev na površini bakterij]])

'''POVZETKI ZA SEMINARJE 14.10.2013'''
# Urban Bezeljak ([[CRISPR/Cas9]])
# Uroš Stupar ([[ZFN nukleaze]])
# Helena Vajović ([[tarčna mutageneza]])

Sistematika, Human Gut Microbiome

2013-12-13T22:42:23Z

AndrejaBratovs: New page: == '''UVOD'''== Sedeč način življenja, lahko dostopna visoko-energijska hrana in drugi okoljski dejavniki ter podaljšana življenjska doba so prispevali k pojavu epidemije metabolič...

== '''UVOD'''==

Sedeč način življenja, lahko dostopna visoko-energijska hrana in drugi okoljski dejavniki ter podaljšana življenjska doba so prispevali k pojavu epidemije metaboličnih motenj, katerih značilnost je prekomerno nalaganje maščobe v telesu. Kljub velikemu vplivu načina življenja na telesno težo in vsebnost maščobe v telesu pa so nekateri ljudje bolj nagnjeni k omenjenim metaboličnim motnjam kot drugi. V zadnjem času je več raziskav pokazalo, da bi pri patogeni debelosti veliko vlogo lahko imel mikrobiom – to je skupen genom vseh mikroorganizmov, ki živijo v našem telesu. Namen te raziskave je bil pokazati, ali se na podlagi raznolikosti črevesnega mikrobioma na ravni genov in vrst mikroorganizmov populacija odraslih ljudi loči na podskupine ter če ima katera od teh podskupin večje tveganje za razvoj metaboličnih motenj, povezanih z debelostjo.

== '''METODE IN REZULTATI'''==

'''''Določanje zaporedja s tehnologijo Illumina'''''

Iz fekalnih vzorcev so izolirali DNA in ji določili zaporedje s tehnologijo Illumina. Sekvenciranje z Illumino poteka v več korakih. Najprej se pripravi knjižnico fragmentov DNA, ki se jim doda adapterje. Adapterji vsebujejo zaporedje komplementarno primerjev za sekvenciranje ter zaporedje komplementarno oligonukleotidom v pretočni celici. Naslednji korak je amplifikacija fragmentov: fragmenti se prek adapterja vežejo na oligonukleotid v kanalu pretočne celice, s polimerazo se jim sintetizira komplementarno verigo. Z denaturacijo se odstrani prvotni fragment. Vezani fragment se nato ukrivi in veže še na drug oligonukleotid v kanalu. Nato se večkrat ponovi korak sinteze komplementarne verige in ločitve verig, da dobimo skupke enakih fragmentov. Sledi še zadnji korak: določitev zaporedja. V celico dodajo primerje in fluorescentno označene nukleotide. Barvilo na nukleotidu fluorescira, ko se ta vgradi v verigo. Ker je vsaka vrsta nukleotida označena z drugačno barvo, lahko tako določimo zaporedje. Zaporedje enega fragmenta imenujemo odčitek.

'''''Kvantitativna metagenomika'''''

Po določitvi zaporedja so odstranili človeške kontaminante in odčitke mapirali na referenčni katalog genov iz mikrobov človeškega črevesja. Številčnost posameznega gena so določili glede na število odčitkov, ki so se mapirali na ta gen. Dobili so zbirko številčnosti genov, ki so jo poimenovali mikrobni genski profil posameznika. Glede na število različnih genov, prisotnih pri posamezniku, so skupino razdelili na dve podskupini: osebe z nizkim številom genov (skupina LGC) in osebe z visokim številom genov (HGC).
Za potrditev razlike v raznolikosti črevesnih mikroorganizmov med skupinama LGC in HGC so uporabili analizo z mikročipom človeškega črevesnega trakta (HITChip), ki je osnovana na zapisih za 16S ribosomsko RNA.

'''''Mikrobne vrste v skupinah LGC in HGC in njihov metabolizem'''''

Z analizo podatkov, dobljenih s kvantitativno metagenomiko, so določili, kateri geni so signifikantno različno prisotni pri obeh skupinah, te gene pa so nato z iskanjem po bazah podatkov pripisali vrstam mikroorganizmov. S tem pristopom so določili 73 vrst, ki so različno prisotne v skupinah. Z anotacijo genov v metabolne poti so tudi določili, kateree metabolne poti so različno številčne pri obeh skupinah. Skupina LGC je zaradi večje prisotnosti peroksidaznih in katalaznih poti bolj odporna na oksidativni stres. Prav tako ima ta skupina večji genomski potencial za sintezo metabolitov, ki so lahko škodljivi za zdravje, med njimi tudi prokarcinogenov. Skupina HGC pa ima povečano sintezo organskih kislin, kot so laktat, propionat in butirat, ter večji potencial za sintezo vodika.

'''''Metabolični markerji obeh skupin'''''

Osebam so izmerili antropometrične lastnosti in biokemijske markerje, ki pogosto spremljajo debelost. Vse meritve razen telesne teže in ITM so bile signifikantno povezane z raznolikostjo mikrobioma, kar pomeni, da so imajo posamezniki iz skupine LGC večje tveganje za diabetes tipa 2 in kardiovaskularne bolezni. S primerjavo vrst, prisotnih pri posameznikih, ki se jim je v zadnjih letih najbolj in najmanj spremenil ITM, so določili bakterijske vrste, ki naj bi ščitile pred pridobivanjem telesne teže. Te vrste proizvajajo butirat in so bolj številčne v skupini HGC.

== '''ZAKLJUČEK'''==

V raziskavi so posameznike ločili v dve skupini glede na raznolikost njihovega mikrobioma ter ugotovili, da so pri skupini z manjšo raznolikostjo prisotni metabolični markerji, ki pomenijo večje tveganje za nastanek bolezni, povezanih z debelostjo.

== '''ČLANEK'''==

Le Chatelier et al., Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers, Nature (2013), [http://www.nature.com/nature/journal/v500/n7464/full/nature12506.html http://www.nature.com/nature/journal/v500/n7464/full/nature12506.html]

Seminarji TehDNA

2013-10-08T15:15:40Z

AndrejaBratovs:

Seminarje iz Tehnologije DNA bo v študijskem letu 2013/14 vodila asist. dr. Helena Čelešnik.

Seznam tem za seminarje:

# Mutageneza (16.10.), 3 seminarji:
# Izražanje na površini (23.10.), 3 seminarji:
# Dvohibridni sistemi (30.10.), 3 seminarji:
# Mikromrežne tehnologije (6.11.), 3 seminarji:
# GSO v agronomiji (13.11.), 3 seminarji: 1. Niki Bursič, 2. Petra Malavašič, 3. Jernej Mustar
# Transgenske živali (27.11.), 3 seminarji: Andrea Grof, Eva Lucija Kozak, Špela Pohleven
# Izvorne celice (4.12.), 4 seminarji: Sara Primec, Alja Zottel, Tjaša Goričan, Rok Štemberger
# DNA-diagnostika (11.12.), 4 seminarji: Tina Gregorič , Eva Knapič, Veronika Jarc
# Forenzika, arheologija, sistematika (18.12.), 3 seminarji: Matja Zalar, Andreja Bratovš
# Mikromreže, genomike (8.1.), 3 seminarji:
# Gensko zdravljenje s. lat. (15.1.), 3 seminarji: Ana Dolinar

Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T21:47:26Z

AndrejaBratovs:

==Uvod==
Z imenom rak označujemo skupino bolezni, katerih skupna značilnost je nenadzorovana proliferacija in sposobnost napadanja drugih tkiv. Danes najpogostejše oblike zdravljenja so operativni posegi, zdravljenje z zdravili, ki pobijajo rakaste celice ali zavirajo njihovo rast, radioterapija in imunoterapija. Naštete metode so precej nespecifične in invazivne zato poleg rakavih celic močno prizadanejo tudi zdravo tkivo, kar se odraža v hudih stranskih učinkih. Delovanje RNAi pa je usmerjeno na en ali na skupek sorodnih genov, zato je učinek lokaliziran le na mutirane celice.

==Vpliv RNAi v tumorskih celicah==
Princip delovanja RNAi je pri tumorskih celicah popolnoma enak kot pri normalnih celicah.
Ugotovljeno pa je bilo, da je izražanje miRNA pri rakavih celicah drugačno kot pri normalnih celicah, pri čemer se poveča predvsem ekspresija onkogenske miRNA. Na podlagi izražene miRNA je možno ugotoviti tako vrsto raka kot tudi stadij njegovega razvoja. Z induciranim spreminjanjem ekspresije miRNA pa je možno doseči tudi spremembe v fenotipu raka. Prav ti dve značilnosti sta osnova za razvoj zdravljenja z RNAi.

===Potencialne tarče zdravljenja===
S pomočjo študij mutacij, ki se pojavljajo v malignih tumorjih, so ugotovili, da so v rakavih celicah najpogostejše spremembe genov, ki zapisujejo za:
*proteine,ki sodelujejo pri regulaciji celičnega cikla,kot sta P53 in PRb,
*tirozin kinaze,
*pro- in antiapoptotske proteine,
*proteine povezane s celičnim staranjem,
*proteine, ki celicam omogočijo pritrditev na podlago in medsebojno povezovanje,
*proteine, ki vplivajo na razgradnjo in stabilnost drugih proteinov.

Poleg zgoraj naštetih so kot tarče za zdravljenje z RNAi uporabni tudi nekateri transkripcijski faktorji (npr. VEGF), ki sodelujejo pri ožiljanju, rasti ali razširjanju tumorjev po telesu.
S pomočjo vnosa sintetične RNAi je možno raziskovanje celičnih procesov, ki so specifični ali okvarjeni v rakavih celicah. Kot primer naj navedem, da so s pomočjo RNAi vektorjev in sistematičnega raziskovanja ter primerjave med izražanjem genov v rakavih in normalinih celicah, identificirali deubikvitinacijske encime in gene, vpletene v proces s TRAIL inducirane apoptoze. Poleg tega lahko s selektivnim sistematičnim utiševanjem posameznih genov raziskujemo vlogo in vpliv posamičnih proteinov na procese, kot so apoptoza in proliferacija, ki so spremenjeni pri praktično vseh vrstah rakov. S takšnim načinom raziskovanja so določili tudi zgoraj naštete tarče zdravljenja z RNAi.

===Razvoj terapevtikov===
Manipulacija izražanja genov lahko poteka z miRNA, s katero hkrati vplivamo na več genov, ki pa so pogosto medsebojno povezani v smislu skupnega vpliva na določen celični proces, ali s siRNA, ki je specifična za en sam gen.

Ena veja razvoja RNAi terapevtikov želi ustvariti zdravila, ki temeljijo na utišanju antiapoptotskih genov in genov udeleženih pri proliferaciji, s čimer bi rast tumorjev vsaj ustavili, oziroma rakave celice uničili. Druga veja pa razvija terapevtike, ki bi s svojim delovanjem preprečili izražanje proteinov, ki povzročajo rezistenco tumorskih celic na kemoterapevtike. S tem bi dobili dobra podporna zdravila, ki bi izboljšala uspešnost kemoterapije. Pri rakih, za katere je značilna okvara Dicerja, pa zaradi drugačnega načina izražanja miRNA, terapije z RNAi niso uspešne.

===Princip delovanja terapevtikov===
Kot smo že omenili, so razlike fenotipov normalnega in rakavega tkiva osnova za razvoj terapevtikov. Do danes so razvili dva principa delovanja zdravil: neposredno in posredno. Pri neposredni metodi uporabljajo za blokiranje ekspresije onkogene miRNA in nadomeščanje tumor supresorske miRNA, ki je v rakavih celicah manj izražena, oligonukleotide in virusne konstrukte.
Pri posredni metodi uporabljajo zdravila, ki ne delujejo direktno na miRNA, ampak preko kompleksov, ki sodelujejo pri zorenju v zrelo miRNA.

*'''Antisense oligonukleotidi''' delujejo kot kompetitivni inhibitorji na onkogeno miRNA. So komplementarni zaporedju željene miRNA in se ob vstopu v celico nanjo vežejo. Skupaj tvorita dupleks, ki se kasneje razgradi. V prvem poskusu so inhibitorno miRNA vbrizgali v ''D. melanogaster'' in koncentracija onkogene miRNA se je znižala. Ker enak poskus pri ''C. elegans'' ni bil uspešen, so znanstveniki s kemijsko modifikacijo stabilizirali inhibitorno miRNA ter tako povečali njeno specifičnost. miRNA je stabilizirana z metilno ali metoksietilno skupino na 2’-O mestu na ribozi. Delovanje antisense oligonukleotidov so Krutzfeldt ''et al.'' pokazali na primeru miR-122, ki je najbolje izražena v jetrih. V mišjo repno veno so vbrizgali inhibitorno miRNA, drugače imenovano antagomir, in po 24 urah so opazili spremembo v koncentraciji miR-122. S tem so pokazali, da je utišanje genov s to metodo specifično, učinkovito in dolgotrajno, kajti učinek utišanja je trajal 23 dni.

*'''miRNA sponges''' so transkripti z vezavnimi mesti za miRNA, katere delovanje želimo v celici preprečiti. V celici tekmujejo za vezavo onkogene miRNA z mRNA. V celici se prepisujejo iz predhodno vstavljenega vektorja. miRNA ima večjo afiniteto do tega transkripta kot do tarčne mRNA. Prvi razlog za to je popolna komplementarnost zaporedja onkogene miRNA in transkripta, drugi pa umetno narejena izboklina na mestu vezave za Ago2 protein, ki omogoči bolj stabilno vezavo med miRNA sponges in onkogeno miRNA v kompleksu RISC. Eksperiment je pokazal, da miRNA sponges v organizmu učinkujejo podobno kot antisense oligonukleotidi.

*'''Obnova ekspresije tumor supresorske miRNA''': Dejstvo, da je v rakavem tkivu nižji nivo tumor supresorske miRNA v primerjavi z normalnim tkivom, izkoristimo tako, da jo dodamo umetno: intravenozno ali preko adenovirusnih vektorjev. Intravenozno vnašamo miRNA mimike. To so dvovijačne, majhne in kemijsko modificirane molekule, ki inducirajo programirano celično smrt in blokirajo proliferacijo. V številnih tipih rakov je inhibirano izražanje miR-15a in družine miR-29. Eksperiment je pokazal, da ob vnosu teh dveh miRNA mimics v jetrne tumorje ali rabdomiosarkome pride do inducirane celične smrti in posledičnega zmanjšanja tumorskega tkiva. Pri drugi metodi pa z adenovirusi transduciramo vektor v celico, s čimer zagotovimo dolgoročno ekspresijo in minimalno toksičnost. Dokazano je bilo, da je ekspresija miR-26 v jetrnih tumorjih zmanjšana. Kota ''et al''. pa so pokazali, da z vnosom adenovirusnega vektorja miR-26 dosežejo zmanjšanje tumorjev in zmanjšano stopnjo proliferacije.
[http://www.nature.com/nrd/journal/v9/n10/images/nrd3179-f4.jpg Shema principov delovanja terapevtikov]

==miRNA kot pomoč pri diagnosticiranju raka==
Razlike v ekspresiji miRNA v rakavih celicah glede na normalne celice lahko uporabimo tudi za diagnosticiranje vrste raka. Lu ''et al''. so v raziskavi pokazali, da je potrebno le približno 200 genov miRNA za uspešno klasifikacijo človeških rakavih obolenj. Za primerjavo naj navedem podatek, da so podobno klasifikacijo poskušali izvesti na podlagi mRNA. Uporabili so 16.000 genov mRNA, ki kodirajo za proteine, vendar jim ni uspelo najti povrzave med rakom z istim izvorom. Nasprotno pa imajo raki iz iste družine (npr. tumorji endotelijskega izvora: rak na debelem črevesu, rak na jetrih, trebušni slinavki) podoben profil izražanja miRNA. Baza podatkov z značilnimi miRNA profili za različne tumorje bi lahko v prihodnosti olajšala diagnozo in tudi zdravljenje raka, saj je s profilom izražanja miRNA poleg vrste raka možno določiti tudi stopnjo diferenciacije tumorskih celic. Ti dve informaciji pa bi bili v veliko pomoč pri odločitvah o vrsti terapije za pacienta.
Ugotovljeno je bilo tudi, da so pri določenih vrstah raka tudi v krvni plazmi prisotne različne miRNA. miRNA bi tako lahko uporabili kot neinvazivni biomarker za zgodnje odkrivanje raka, vendar so potrebne nadaljne raziskave, s katerimi bi določili normalne nivoje miRNA v krvi.

==Ovire pri zdravljenju raka z RNAi==
*Ena od največjih težav, s katerimi se srečujejo raziskovalci pri razvoju RNAi terapevtikov je '''vnos siRNA/shRNA''' v celico. Molekule RNAi lahko vežejo na prenašalce, od katerih so trenutno najbolj perspektivni različni nanodelci.
*Težavo lahko predstavlja tudi '''nespecifičnost RNAi'''. Čeprav je siRNA specifična za določen gen, lahko pride do hibridizacije s transkripti, ki vsebujejo le delno skladno zaporedje. Včasih je dovolj že 6-8 nukleotidov. Metilacija hidroksilne skupine na ribozi poveča afiniteto siRNA do določenega zaporedja.
*Rakave celice imajo pogosto zmanjšano koncentracijo Dicerja in Droshe, kar vpliva na procesiranje prekurzorjev siRNA. Pride lahko tudi do prenasičenja kompleksov RISC, kar vodi v tekmovanje med eksogeno siRNA/miRNA in endogeno miRNA. Posledično se lahko izrazijo geni, ki jih regulira endogena miRNA.
*Treba je tudi upoštevati, da se normalne celice na vstavljeno RNAi odzovejo drugače kot rakave celice. Ponavadi utišanje traja dlje v normalnem tkivu, saj se rakave celice delijo hitreje in pride do razredčenja interferenčnih molekul.
*'''Rezistenca na RNAi''': Pri siRNA lahko zaradi zelo specifične vezave že pri točkovnih mutacijah v tarčnem zaporedju pride do rezistence tumorskih celic na RNAi. Nekatera zaporedja so lahko tudi nedostopna za siRNA zaradi sekundarnih struktur ali vezanih proteinov. Tem dvem težavam se lahko izognemo tako, da si izberemo več zaporedij na tarčni mRNA in več tarčnih mRNA v sami celici. Z utišanjem genov pa ne moremo vplivati na že obstoječe proteine, zato je tudi dolga življenjska doba proteinov oblika rezistence. Rakave celice lahko postanejo odporne na RNAi tudi z mutacijo ali zmanjšanim izražanjem genov za proteine, ki sodelujejo pri procesiranju siRNA/miRNA (Dicer, Drosha, RISC kompleks). Te mehanizme rezistence bo potrebno še natančneje raziskati, da se bo lahko RNAi uporabljala za zdravljenje raka.

==Perspektive==
Večina farmacevtskih podjetij se ukvarja z razvojem zdravil na osnovi siRNA. Vsako zdravilo mora biti potrjeno v petih fazah kliničnega testiranja. Glede na to, da so vsi RNAi terapevtiki zaenkrat v fazi I ali II, v bližnji prihodnosti še ne moremo pričakovati zdravila za rakava obolenja, ki bi delovalo na osnovi RNA interference. Zaenkrat raziskave temeljijo na manipulaciji ene miRNA ali ene družine miRNA. Znanstveniki predvidevajo, da je razvoj raka odvisen od medsebojnega vpliva različnih miRNA, zato bo za učinkovito zdravljenje najverjetneje potrebno razviti zdravila, ki bodo vplivala na celotno mrežo miRNA v obolelih celicah in ne na eno samo. Izboljšave terapevtikov stremijo k minimalni toksičnosti nosilcev in maksimalni specifičnosti zdravila. Vizija razvoja je izdelava terapevtikov za vse vrste rakov, na katere lahko vplivamo z RNAi.

==Viri==
*Garzon R., Marcucci G., Croce C. M. Targeting microRNA in cancer: rationale, strategies and challenges. ''Nature reviews drug discovery'', 2010, vol. 9, str. 775-789.
*Pai SI ''et al''. Prospects of RNAi interference therapy for cancer. ''Gene therapy'', 2006, vol. 13, str. 464-477.
*Petrocca F. in Lieberman J. Promise and challenge of RNA interference - based therapy for cancer. ''Journal of clinical oncology'', 2011, letn. 29, štev. 9, str. 747-754.
*Pecot C. V. et al. RNA interference in the clinic: challenges and future directions. ''Nature reviews'', 2011, vol. 11, str. 59-67.
*Esquela-Kerscher, A. in Slack, F. J. Oncomirs — microRNAs with a role in cancer. ''Nature Reviews Cancer'', 2006, štev. 6, str. 259-269

[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T21:45:53Z

AndrejaBratovs:

Talk:Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T21:40:32Z

AndrejaBratovs:

Matja Zalar: Vpliv RNAi v tumorskih celicah, Potencialne tarče zdravljenja, Razvoj terapevtikov

Tamara Marić: Princip delovanja terapevtikov

Andreja Bratovš: miRNA kot pomoč pri diagnosticiranju raka, Ovire pri zdravljenju raka z RNAi

Talk:Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T21:40:14Z

AndrejaBratovs: New page: Matja Zalar: Vpliv RNAi v tumorskih celicah, Potencialne tarče zdravljenja, Razvoj terapevtikov Tamara Marić: Princip delovanja terapevtikov Andreja Bratovš: miRNA kot pomoč pri diagno...

Matja Zalar: Vpliv RNAi v tumorskih celicah, Potencialne tarče zdravljenja, Razvoj terapevtikov
Tamara Marić: Princip delovanja terapevtikov
Andreja Bratovš: miRNA kot pomoč pri diagnosticiranju raka, Ovire pri zdravljenju raka z RNAi

Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T21:34:27Z

AndrejaBratovs:

==Uvod==
Z imenom rak označujemo skupino bolezni, katerih skupna značilnost je nenadzorovana proliferacija in sposobnost napadanja drugih tkiv. Danes najpogostejše oblike zdravljenja so operativni posegi, zdravljenje z zdravili, ki pobijajo rakaste celice ali zavirajo njihovo rast, radioterapija in imunoterapija. Naštete metode so precej nespecifične in invazivne zato poleg rakavih celic močno prizadanejo tudi zdravo tkivo, kar se odraža v hudih stranskih učinkih. Delovanje RNAi pa je usmerjeno na en ali na skupek sorodnih genov, zato je učinek lokaliziran le na mutirane celice.

==Vpliv RNAi v tumorskih celicah==
Princip delovanja RNAi je pri tumorskih celicah popolnoma enak kot pri normalnih celicah.
Ugotovljeno pa je bilo, da je izražanje miRNA pri rakavih celicah drugačno kot pri normalnih celicah, pri čemer se poveča predvsem ekspresija onkogenske miRNA. Na podlagi izražene miRNA je možno ugotoviti tako vrsto raka kot tudi stadij njegovega razvoja. Z induciranim spreminjanjem ekspresije miRNA pa je možno doseči tudi spremembe v fenotipu raka. Prav ti dve značilnosti sta osnova za razvoj zdravljenja z RNAi.

===Potencialne tarče zdravljenja===
S pomočjo študij mutacij, ki se pojavljajo v malignih tumorjih, so ugotovili, da so v rakavih celicah najpogostejše spremembe genov, ki zapisujejo za:
*proteine,ki sodelujejo pri regulaciji celičnega cikla,kot sta P53 in PRb,
*tirozin kinaze,
*pro- in antiapoptotske proteine,
*proteine povezane s celičnim staranjem,
*proteine, ki celicam omogočijo pritrditev na podlago in medsebojno povezovanje,
*proteine, ki vplivajo na razgradnjo in stabilnost drugih proteinov.

Poleg zgoraj naštetih so kot tarče za zdravljenje z RNAi uporabni tudi nekateri transkripcijski faktorji (npr. VEGF), ki sodelujejo pri ožiljanju, rasti ali razširjanju tumorjev po telesu.
S pomočjo vnosa sintetične RNAi je možno raziskovanje celičnih procesov, ki so specifični ali okvarjeni v rakavih celicah. Kot primer naj navedem, da so s pomočjo RNAi vektorjev in sistematičnega raziskovanja ter primerjave med izražanjem genov v rakavih in normalinih celicah, identificirali deubikvitinacijske encime in gene, vpletene v proces s TRAIL inducirane apoptoze. Poleg tega lahko s selektivnim sistematičnim utiševanjem posameznih genov raziskujemo vlogo in vpliv posamičnih proteinov na procese, kot so apoptoza in proliferacija, ki so spremenjeni pri praktično vseh vrstah rakov. S takšnim načinom raziskovanja so določili tudi zgoraj naštete tarče zdravljenja z RNAi.

===Razvoj terapevtikov===
Manipulacija izražanja genov lahko poteka z miRNA, s katero hkrati vplivamo na več genov, ki pa so pogosto medsebojno povezani v smislu skupnega vpliva na določen celični proces, ali s siRNA, ki je specifična za en sam gen.

Ena veja razvoja RNAi terapevtikov želi ustvariti zdravila, ki temeljijo na utišanju antiapoptotskih genov in genov udeleženih pri proliferaciji, s čimer bi rast tumorjev vsaj ustavili, oziroma rakave celice uničili. Druga veja pa razvija terapevtike, ki bi s svojim delovanjem preprečili izražanje proteinov, ki povzročajo rezistenco tumorskih celic na kemoterapevtike. S tem bi dobili dobra podporna zdravila, ki bi izboljšala uspešnost kemoterapije. Pri rakih, za katere je značilna okvara Dicerja, pa zaradi drugačnega načina izražanja miRNA, terapije z RNAi niso uspešne.

===Princip delovanja terapevtikov===
Kot smo že omenili, so razlike fenotipov normalnega in rakavega tkiva osnova za razvoj terapevtikov. Do danes so razvili dva principa delovanja zdravil: neposredno in posredno. Pri neposredni metodi uporabljajo za blokiranje ekspresije onkogene miRNA in nadomeščanje tumor supresorske miRNA, ki je v rakavih celicah manj izražena, oligonukleotide in virusne konstrukte.
Pri posredni metodi uporabljajo zdravila, ki ne delujejo direktno na miRNA, ampak preko kompleksov, ki sodelujejo pri zorenju v zrelo miRNA.

*'''Antisense oligonukleotidi''' delujejo kot kompetitivni inhibitorji na onkogeno miRNA. So komplementarni zaporedju željene miRNA in se ob vstopu v celico nanjo vežejo. Skupaj tvorita dupleks, ki se kasneje razgradi. V prvem poskusu so inhibitorno miRNA vbrizgali v D. melanogaster in koncentracija onkogene miRNA se je znižala. Ker enak poskus pri C. elegans ni bil uspešen, so znanstveniki s kemijsko modifikacijo stabilizirali inhibitorno miRNA ter tako povečali njeno specifičnost. miRNA je stabilizirana z metilno ali metoksietilno skupino na 2’-O mestu na ribozi. Delovanje antisense oligonukleotidov so Krutzfeldt et al. pokazali na primeru miR-122, ki je najbolje izražena v jetrih. V mišjo repno veno so vbrizgali inhibitorno miRNA, drugače imenovano antagomir, in po 24 urah so opazili spremembo v koncentraciji miR-122. S tem so pokazali, da je utišanje genov s to metodo specifično, učinkovito in dolgotrajno, kajti učinek utišanja je trajal 23 dni.

*'''miRNA sponges''' so transkripti z vezavnimi mesti za miRNA, katere delovanje želimo v celici preprečiti. V celici tekmujejo za vezavo onkogene miRNA z mRNA. V celici se prepisujejo iz predhodno vstavljenega vektorja. miRNA ima večjo afiniteto do tega transkripta kot do tarčne mRNA. Prvi razlog za to je popolna komplementarnost zaporedja onkogene miRNA in transkripta, drugi pa umetno narejena izboklina na mestu vezave za Ago2 protein, ki omogoči bolj stabilno vezavo med miRNA sponges in onkogeno miRNA v kompleksu RISC. Eksperiment je pokazal, da miRNA sponges v organizmu učinkujejo podobno kot antisense oligonukleotidi.

*'''Obnova ekspresije tumor supresorske miRNA''': Dejstvo, da je v rakavem tkivu nižji nivo tumor supresorske miRNA v primerjavi z normalnim tkivom, izkoristimo tako, da jo dodamo umetno: intravenozno ali preko adenovirusnih vektorjev. Intravenozno vnašamo miRNA mimike. To so dvovijačne, majhne in kemijsko modificirane molekule, ki inducirajo programirano celično smrt in blokirajo proliferacijo. V številnih tipih rakov je inhibirano izražanje miR-15a in družine miR-29. Eksperiment je pokazal, da ob vnosu teh dveh miRNA mimics v jetrne tumorje ali rabdomiosarkome pride do inducirane celične smrti in posledičnega zmanjšanja tumorskega tkiva. Pri drugi metodi pa z adenovirusi transduciramo vektor v celico, s čimer zagotovimo dolgoročno ekspresijo in minimalno toksičnost. Dokazano je bilo, da je ekspresija miR-26 v jetrnih tumorjih zmanjšana. Kota et al. pa so pokazali, da z vnosom adenovirusnega vektorja miR-26 dosežejo zmanjšanje tumorjev in zmanjšano stopnjo proliferacije.
[http://www.nature.com/nrd/journal/v9/n10/images/nrd3179-f4.jpg Shema principov delovanja terapevtikov]

==miRNA kot pomoč pri diagnosticiranju raka==
Razlike v ekspresiji miRNA v rakavih celicah glede na normalne celice lahko uporabimo tudi za diagnosticiranje vrste raka. Lu et al. so v raziskavi pokazali, da je potrebno le približno 200 genov miRNA za uspešno klasifikacijo človeških rakavih obolenj. Za primerjavo naj navedem podatek, da so podobno klasifikacijo poskušali izvesti na podlagi mRNA. Uporabili so 16.000 genov mRNA, ki kodirajo za proteine, vendar jim ni uspelo najti povrzave med rakom z istim izvorom. Nasprotno pa imajo raki iz iste družine (npr. tumorji endotelijskega izvora: rak na debelem črevesu, rak na jetrih, trebušni slinavki) podoben profil izražanja miRNA. Baza podatkov z značilnimi miRNA profili za različne tumorje bi lahko v prihodnosti olajšala diagnozo in tudi zdravljenje raka, saj je s profilom izražanja miRNA poleg vrste raka možno določiti tudi stopnjo diferenciacije tumorskih celic. Ti dve informaciji pa bi bili v veliko pomoč pri odločitvah o vrsti terapije za pacienta.
Ugotovljeno je bilo tudi, da so pri določenih vrstah raka tudi v krvni plazmi prisotne različne miRNA. miRNA bi tako lahko uporabili kot neinvazivni biomarker za zgodnje odkrivanje raka, vendar so potrebne nadaljne raziskave, s katerimi bi določili normalne nivoje miRNA v krvi.

==Ovire pri zdravljenju raka z RNAi==
*Ena od največjih težav, s katerimi se srečujejo raziskovalci pri razvoju RNAi terapevtikov je '''vnos siRNA/shRNA''' v celico. Molekule RNAi lahko vežejo na prenašalce, od katerih so trenutno najbolj perspektivni različni nanodelci.
*Težavo lahko predstavlja tudi '''nespecifičnost RNAi'''. Čeprav je siRNA specifična za določen gen, lahko pride do hibridizacije s transkripti, ki vsebujejo le delno skladno zaporedje. Včasih je dovolj že 6-8 nukleotidov. Metilacija hidroksilne skupine na ribozi poveča afiniteto siRNA do določenega zaporedja.
*Rakave celice imajo pogosto zmanjšano koncentracijo Dicerja in Droshe, kar vpliva na procesiranje prekurzorjev siRNA. Pride lahko tudi do prenasičenja kompleksov RISC, kar vodi v tekmovanje med eksogeno siRNA/miRNA in endogeno miRNA. Posledično se lahko izrazijo geni, ki jih regulira endogena miRNA.
*Treba je tudi upoštevati, da se normalne celice na vstavljeno RNAi odzovejo drugače kot rakave celice. Ponavadi utišanje traja dlje v normalnem tkivu, saj se rakave celice delijo hitreje in pride do razredčenja interferenčnih molekul.
*'''Rezistenca na RNAi''': Pri siRNA lahko zaradi zelo specifične vezave že pri točkovnih mutacijah v tarčnem zaporedju pride do rezistence tumorskih celic na RNAi. Nekatera zaporedja so lahko tudi nedostopna za siRNA zaradi sekundarnih struktur ali vezanih proteinov. Tem dvem težavam se lahko izognemo tako, da si izberemo več zaporedij na tarčni mRNA in več tarčnih mRNA v sami celici. Z utišanjem genov pa ne moremo vplivati na že obstoječe proteine, zato je tudi dolga življenjska doba proteinov oblika rezistence. Rakave celice lahko postanejo odporne na RNAi tudi z mutacijo ali zmanjšanim izražanjem genov za proteine, ki sodelujejo pri procesiranju siRNA/miRNA (Dicer, Drosha, RISC kompleks). Te mehanizme rezistence bo potrebno še natančneje raziskati, da se bo lahko RNAi uporabljala za zdravljenje raka.

==Perspektive==
Večina farmacevtskih podjetij se ukvarja z razvojem zdravil na osnovi siRNA. Vsako zdravilo mora biti potrjeno v petih fazah kliničnega testiranja. Glede na to, da so vsi RNAi terapevtiki zaenkrat v fazi I ali II, v bližnji prihodnosti še ne moremo pričakovati zdravila za rakava obolenja, ki bi delovalo na osnovi RNA interference. Zaenkrat raziskave temeljijo na manipulaciji ene miRNA ali ene družine miRNA. Znanstveniki predvidevajo, da je razvoj raka odvisen od medsebojnega vpliva različnih miRNA, zato bo za učinkovito zdravljenje najverjetneje potrebno razviti zdravila, ki bodo vplivala na celotno mrežo miRNA v obolelih celicah in ne na eno samo. Izboljšave terapevtikov stremijo k minimalni toksičnosti nosilcev in maksimalni specifičnosti zdravila. Vizija razvoja je izdelava terapevtikov za vse vrste rakov, na katere lahko vplivamo z RNAi.

==Viri==
*Garzon R., Marcucci G., Croce C. M. Targeting microRNA in cancer: rationale, strategies and challenges. Nature reviews drug discovery, 2010, vol. 9, str. 775-789.
*Pai SI et al. Prospects of RNAi interference therapy for cancer. Gene therapy, 2006, vol. 13, str. 464-477.
*Petrocca F. in Lieberman J. Promise and challenge of RNA interference - based therapy for cancer. Journal of clinical oncology, 2011, letn. 29, štev. 9, str. 747-754.
*Pecot C. V. et al. RNA interference in the clinic: challenges and future directions. Nature reviews, 2011, vol. 11, str. 59-67.
*Aagaard L. in Rossi J. J. RNAi therapeutics: Principles, prospects and challenges. Advanced Drug Delivery Reviews, 2007, vol. 59, štev. 2-3, str.75-86
*Esquela-Kerscher, A. in Slack, F. J. Oncomirs — microRNAs with a role in cancer. Nature Reviews Cancer, 2006, štev. 6, str. 259-269

[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

RNA-interferenca

2012-04-02T21:28:09Z

AndrejaBratovs: /* Skupine */

== Predstavitev seminarja 2011/12 ==
Seminarska tema pri predmetu Molekularna biologija (Biokemija, 2. letnik) v študijskem letu 2011/12 je utišanje izražanja genov z RNA-interferenco.
Študenti se bodo razporedili v več skupin (po 3 študente) in obdelali isto temo z več vidikov. Pripravili bodo kratka predavanja znotraj letnika in napisali povzetek v obliki wiki-strani. Naslovi poglavij so:

# Raziskave, ki so privedle do odkritja RNA-interference (1995-1998)
# Odkritje kratke interferenčne RNA (siRNA) (2000-2001)
# Odkritje encima 'dicer' (2000-2001)
# Odkritje mikro-RNA (miRNA) (2001)
# Odkritje kratke lasnične RNA (shRNA) (2003)
# Odkritje in delovanje nukleaze Drosha (2003-)
# Prvi poskusi zdravljenja z RNAi (2003-2004)
# Odkritje aktivacije genov z malo RNA (RNAa) (2006)
# Evolucijski pomen RNAi (2006-)
# Odkritje in delovanje kompleksa RISC
# Pomen RNAi kot obramba pred virusi in transpozoni
# Posebnosti in primeri RNAi pri rastlinah
# Klinični preizkusi z učinkovinami na osnovi RNAi
# Biotehnološka uporaba RNAi
# Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

Povezave do nekaterih ključnih člankov najdete na strani [http://www.rnaiweb.com/RNAi/RNAi_Timeline/ RNAi Web].

Vsako temo obdelajo trije študenti. Predlagate lahko tudi dodatne teme ali spremembe naslovov, če se vam to zdi smiselno. Vsaka skupina pripravi povzetek seminarja z vsaj 1000 besedami in ga objavi na tem wikiju. Povzetek ne vsebuje slikovnega gradiva, lahko pa vključuje povezave do slik in videov na spletu. Navedite do 5 ključnih virov (ti ne štejejo v vsoto 1000 besed), ki ste jih uporabili. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali in vključite čim manj splošnega uvoda. Pripravite tudi predstavitev, dolgo pribl. 15 min. (več o tem v nadaljevanju).

Vse skupine morajo objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 2.4. opolnoči. Predstavitve seminarjev 1 - 4 bodo 4.4., 5 - 8 6.4., 9 - 12 11.4 in 13 - 15 13.4. Vsaka skupina ima torej za predstavitev 14-18 minut časa, sledi pa razprava (~5 min.). Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. V povzetku navedite, kdo je napisal kateri del (na wiki-strani uporabite zavihek 'discussion').

=== Skupine ===

''Skupine za projektno nalogo - po trije za vsako poglavje (imena in priimke vpišite v oklepaj za naslovom teme):''

# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Raziskave%2C_ki_so_privedle_do_odkritja_RNA-interference_(1995-1998) Raziskave, ki so privedle do odkritja RNA-interference] (Andrej Vrankar,Jernej Mustar,Dominik Kert)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_kratke_interferen%C4%8Dne_RNA_%28siRNA%29 Odkritje kratke interferenčne RNA (siRNA)] (Tanja Korpar, Ines Šterbal)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_encima_%27dicer%27#Delovanje Odkritje encima 'dicer'] (Iza Ogris, Maja Grdadolnik, Karmen Hrovat)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_mikro_RNA_%28miRNA%29 Odkritje mikro-RNA (miRNA)] (Mitja Crček, Rok Štemberger, Tjaša Flis)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_kratke_lasni%C4%8Dne_RNA_%28shRNA%29 Odkritje kratke lasnične RNA (shRNA)] (Alja Zottel, Eva Knapič, Taja Karner)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_in_delovanje_nukleaze_Drosha Odkritje in delovanje nukleaze Drosha] (Ines Kerin, Petra Malavašič)
# Prvi poskusi zdravljenja z RNAi (Mirjam Kmetič, Ana Dolinar)
# Odkritje aktivacije genov z malo RNA (RNAa) (Katra Koman, Matevž Ambrožič, Matevž Merljak)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Evolucijski_pomen_RNAi Evolucijski pomen RNAi] (Špela Pohleven, Rok Vene, Jana Verbančič)
# Odkritje in delovanje kompleksa RISC(Ula Štok, Sara Primec, Maša Mirkovič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/11.Pomen_RNAi_kot_obramba_pred_virusi_in_transpozoni Pomen RNAi kot obramba pred virusi in transpozoni](Veronika Jarc, Tjaša Goričan, Kaja Javoršek)
# Posebnosti in primeri RNAi pri rastlinah(Tina Gregorič, Sara Draščič, Teja Banič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Klini%C4%8Dni_preizkusi_z_u%C4%8Dinkovinami_na_osnovi_RNAi Klinični preizkusi z učinkovinami na osnovi RNAi] (Maja Remškar, Monika Škrjanc)
# Biotehnološka uporaba RNAi (Marko Radojković, Sandi Botonjić)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Mo%C5%BEni_pristopi_k_zdravljenju_raka_z_RNAi Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi] (Andreja Bratovš, Matja Zalar, Tamara Marić)

Naslov teme povežite z novo wiki-stranjo, na katero napišite povzetek. Na koncu besedila (pod viri) v novo vrstico dodajte naslednji oznaki:<nowiki>
[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]</nowiki>

Kako so bili urejeni seminarji lani, si lahko ogledate na strani [[Epigenetsko uravnavanje izražanja genov]], kjer boste našli tudi dodatne informacije za bolj poglobljeno učenje Molekularne biologije na to temo.

Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T21:24:54Z

AndrejaBratovs:

==Uvod==
Z imenom rak označujemo skupino bolezni, katerih skupna značilnost je nenadzorovana proliferacija in sposobnost napadanja drugih tkiv. Danes najpogostejše oblike zdravljenja so operativni posegi, zdravljenje z zdravili, ki pobijajo rakaste celice ali zavirajo njihovo rast, radioterapija in imunoterapija. Naštete metode so precej nespecifične in invazivne zato poleg rakavih celic močno prizadanejo tudi zdravo tkivo, kar se odraža v hudih stranskih učinkih. Delovanje RNAi pa je usmerjeno na en ali na skupek sorodnih genov, zato je učinek lokaliziran le na mutirane celice.

==Vpliv RNAi v tumorskih celicah==
Princip delovanja RNAi je pri tumorskih celicah popolnoma enak kot pri normalnih celicah.
Ugotovljeno pa je bilo, da je izražanje miRNA pri rakavih celicah drugačno kot pri normalnih celicah, pri čemer se poveča predvsem ekspresija onkogenske miRNA. Na podlagi izražene miRNA je možno ugotoviti tako vrsto raka kot tudi stadij njegovega razvoja. Z induciranim spreminjanjem ekspresije miRNA pa je možno doseči tudi spremembe v fenotipu raka. Prav ti dve značilnosti sta osnova za razvoj zdravljenja z RNAi.

===Potencialne tarče zdravljenja===
S pomočjo študij mutacij, ki se pojavljajo v malignih tumorjih, so ugotovili, da so v rakavih celicah najpogostejše spremembe genov, ki zapisujejo za:
*proteine,ki sodelujejo pri regulaciji celičnega cikla,kot sta P53 in PRb,
*tirozin kinaze,
*pro- in antiapoptotske proteine,
*proteine povezane s celičnim staranjem,
*proteine, ki celicam omogočijo pritrditev na podlago in medsebojno povezovanje,
*proteine, ki vplivajo na razgradnjo in stabilnost drugih proteinov.

Poleg zgoraj naštetih so kot tarče za zdravljenje z RNAi uporabni tudi nekateri transkripcijski faktorji (npr. VEGF), ki sodelujejo pri ožiljanju, rasti ali razširjanju tumorjev po telesu.
S pomočjo vnosa sintetične RNAi je možno raziskovanje celičnih procesov, ki so specifični ali okvarjeni v rakavih celicah. Kot primer naj navedem, da so s pomočjo RNAi vektorjev in sistematičnega raziskovanja ter primerjave med izražanjem genov v rakavih in normalinih celicah, identificirali deubikvitinacijske encime in gene, vpletene v proces s TRAIL inducirane apoptoze. Poleg tega lahko s selektivnim sistematičnim utiševanjem posameznih genov raziskujemo vlogo in vpliv posamičnih proteinov na procese, kot so apoptoza in proliferacija, ki so spremenjeni pri praktično vseh vrstah rakov. S takšnim načinom raziskovanja so določili tudi zgoraj naštete tarče zdravljenja z RNAi.

===Razvoj terapevtikov===
Manipulacija izražanja genov lahko poteka z miRNA, s katero hkrati vplivamo na več genov, ki pa so pogosto medsebojno povezani v smislu skupnega vpliva na določen celični proces, ali s siRNA, ki je specifična za en sam gen.

Ena veja razvoja RNAi terapevtikov želi ustvariti zdravila, ki temeljijo na utišanju antiapoptotskih genov in genov udeleženih pri proliferaciji, s čimer bi rast tumorjev vsaj ustavili, oziroma rakave celice uničili. Druga veja pa razvija terapevtike, ki bi s svojim delovanjem preprečili izražanje proteinov, ki povzročajo rezistenco tumorskih celic na kemoterapevtike. S tem bi dobili dobra podporna zdravila, ki bi izboljšala uspešnost kemoterapije. Pri rakih, za katere je značilna okvara Dicerja, pa zaradi drugačnega načina izražanja miRNA, terapije z RNAi niso uspešne.

===Princip delovanja terapevtikov===
Kot smo že omenili, so razlike fenotipov normalnega in rakavega tkiva osnova za razvoj terapevtikov. Do danes so razvili dva principa delovanja zdravil: neposredno in posredno. Pri neposredni metodi uporabljajo za blokiranje ekspresije onkogene miRNA in nadomeščanje tumor supresorske miRNA, ki je v rakavih celicah manj izražena, oligonukleotide in virusne konstrukte.
Pri posredni metodi uporabljajo zdravila, ki ne delujejo direktno na miRNA, ampak preko kompleksov, ki sodelujejo pri zorenju v zrelo miRNA.

*'''Antisense oligonukleotidi''' delujejo kot kompetitivni inhibitorji na onkogeno miRNA. So komplementarni zaporedju željene miRNA in se ob vstopu v celico nanjo vežejo. Skupaj tvorita dupleks, ki se kasneje razgradi. V prvem poskusu so inhibitorno miRNA vbrizgali v D. melanogaster in koncentracija onkogene miRNA se je znižala. Ker enak poskus pri C. elegans ni bil uspešen, so znanstveniki s kemijsko modifikacijo stabilizirali inhibitorno miRNA ter tako povečali njeno specifičnost. miRNA je stabilizirana z metilno ali metoksietilno skupino na 2’-O mestu na ribozi. Delovanje antisense oligonukleotidov so Krutzfeldt et al. pokazali na primeru miR-122, ki je najbolje izražena v jetrih. V mišjo repno veno so vbrizgali inhibitorno miRNA, drugače imenovano antagomir, in po 24 urah so opazili spremembo v koncentraciji miR-122. S tem so pokazali, da je utišanje genov s to metodo specifično, učinkovito in dolgotrajno, kajti učinek utišanja je trajal 23 dni.

*'''miRNA sponges''' so transkripti z vezavnimi mesti za miRNA, katere delovanje želimo v celici preprečiti. V celici tekmujejo za vezavo onkogene miRNA z mRNA. V celici se prepisujejo iz predhodno vstavljenega vektorja. miRNA ima večjo afiniteto do tega transkripta kot do tarčne mRNA. Prvi razlog za to je popolna komplementarnost zaporedja onkogene miRNA in transkripta, drugi pa umetno narejena izboklina na mestu vezave za Ago2 protein, ki omogoči bolj stabilno vezavo med miRNA sponges in onkogeno miRNA v kompleksu RISC. Eksperiment je pokazal, da miRNA sponges v organizmu učinkujejo podobno kot antisense oligonukleotidi.

*'''Obnova ekspresije tumor supresorske miRNA''': Dejstvo, da je v rakavem tkivu nižji nivo tumor supresorske miRNA v primerjavi z normalnim tkivom, izkoristimo tako, da jo dodamo umetno: intravenozno ali preko adenovirusnih vektorjev. Intravenozno vnašamo miRNA mimike. To so dvovijačne, majhne in kemijsko modificirane molekule, ki inducirajo programirano celično smrt in blokirajo proliferacijo. V številnih tipih rakov je inhibirano izražanje miR-15a in družine miR-29. Eksperiment je pokazal, da ob vnosu teh dveh miRNA mimics v jetrne tumorje ali rabdomiosarkome pride do inducirane celične smrti in posledičnega zmanjšanja tumorskega tkiva. Pri drugi metodi pa z adenovirusi transduciramo vektor v celico, s čimer zagotovimo dolgoročno ekspresijo in minimalno toksičnost. Dokazano je bilo, da je ekspresija miR-26 v jetrnih tumorjih zmanjšana. Kota et al. pa so pokazali, da z vnosom adenovirusnega vektorja miR-26 dosežejo zmanjšanje tumorjev in zmanjšano stopnjo proliferacije.
[http://www.nature.com/nrd/journal/v9/n10/images/nrd3179-f4.jpg Shema principov delovanja antibiotikov]

==miRNA kot pomoč pri diagnosticiranju raka==
Razlike v ekspresiji miRNA v rakavih celicah glede na normalne celice lahko uporabimo tudi za diagnosticiranje vrste raka. Lu et al. so v raziskavi pokazali, da je potrebno le približno 200 genov miRNA za uspešno klasifikacijo človeških rakavih obolenj. Za primerjavo naj navedem podatek, da so podobno klasifikacijo poskušali izvesti na podlagi mRNA. Uporabili so 16.000 genov mRNA, ki kodirajo za proteine, vendar jim ni uspelo najti povrzave med rakom z istim izvorom. Nasprotno pa imajo raki iz iste družine (npr. tumorji endotelijskega izvora: rak na debelem črevesu, rak na jetrih, trebušni slinavki) podoben profil izražanja miRNA. Baza podatkov z značilnimi miRNA profili za različne tumorje bi lahko v prihodnosti olajšala diagnozo in tudi zdravljenje raka, saj je s profilom izražanja miRNA poleg vrste raka možno določiti tudi stopnjo diferenciacije tumorskih celic. Ti dve informaciji pa bi bili v veliko pomoč pri odločitvah o vrsti terapije za pacienta.
Ugotovljeno je bilo tudi, da so pri določenih vrstah raka tudi v krvni plazmi prisotne različne miRNA. miRNA bi tako lahko uporabili kot neinvazivni biomarker za zgodnje odkrivanje raka, vendar so potrebne nadaljne raziskave, s katerimi bi določili normalne nivoje miRNA v krvi.

==Ovire pri zdravljenju raka z RNAi==
*Ena od največjih težav, s katerimi se srečujejo raziskovalci pri razvoju RNAi terapevtikov je '''vnos siRNA/shRNA''' v celico. Molekule RNAi lahko vežejo na prenašalce, od katerih so trenutno najbolj perspektivni različni nanodelci.
*Težavo lahko predstavlja tudi '''nespecifičnost RNAi'''. Čeprav je siRNA specifična za določen gen, lahko pride do hibridizacije s transkripti, ki vsebujejo le delno skladno zaporedje. Včasih je dovolj že 6-8 nukleotidov. Metilacija hidroksilne skupine na ribozi poveča afiniteto siRNA do določenega zaporedja.
*Rakave celice imajo pogosto zmanjšano koncentracijo Dicerja in Droshe, kar vpliva na procesiranje prekurzorjev siRNA. Pride lahko tudi do prenasičenja kompleksov RISC, kar vodi v tekmovanje med eksogeno siRNA/miRNA in endogeno miRNA. Posledično se lahko izrazijo geni, ki jih regulira endogena miRNA.
*Treba je tudi upoštevati, da se normalne celice na vstavljeno RNAi odzovejo drugače kot rakave celice. Ponavadi utišanje traja dlje v normalnem tkivu, saj se rakave celice delijo hitreje in pride do razredčenja interferenčnih molekul.
*'''Rezistenca na RNAi''': Pri siRNA lahko zaradi zelo specifične vezave že pri točkovnih mutacijah v tarčnem zaporedju pride do rezistence tumorskih celic na RNAi. Nekatera zaporedja so lahko tudi nedostopna za siRNA zaradi sekundarnih struktur ali vezanih proteinov. Tem dvem težavam se lahko izognemo tako, da si izberemo več zaporedij na tarčni mRNA in več tarčnih mRNA v sami celici. Z utišanjem genov pa ne moremo vplivati na že obstoječe proteine, zato je tudi dolga življenjska doba proteinov oblika rezistence. Rakave celice lahko postanejo odporne na RNAi tudi z mutacijo ali zmanjšanim izražanjem genov za proteine, ki sodelujejo pri procesiranju siRNA/miRNA (Dicer, Drosha, RISC kompleks). Te mehanizme rezistence bo potrebno še natančneje raziskati, da se bo lahko RNAi uporabljala za zdravljenje raka.

==Perspektive==
Večina farmacevtskih podjetij se ukvarja z razvojem zdravil na osnovi siRNA. Vsako zdravilo mora biti potrjeno v petih fazah kliničnega testiranja. Glede na to, da so vsi RNAi terapevtiki zaenkrat v fazi I ali II, v bližnji prihodnosti še ne moremo pričakovati zdravila za rakava obolenja, ki bi delovalo na osnovi RNA interference. Zaenkrat raziskave temeljijo na manipulaciji ene miRNA ali ene družine miRNA. Znanstveniki predvidevajo, da je razvoj raka odvisen od medsebojnega vpliva različnih miRNA, zato bo za učinkovito zdravljenje najverjetneje potrebno razviti zdravila, ki bodo vplivala na celotno mrežo miRNA v obolelih celicah in ne na eno samo. Izboljšave terapevtikov stremijo k minimalni toksičnosti nosilcev in maksimalni specifičnosti zdravila. Vizija razvoja je izdelava terapevtikov za vse vrste rakov, na katere lahko vplivamo z RNAi.

==Viri==
*Garzon R., Marcucci G., Croce C. M. Targeting microRNA in cancer: rationale, strategies and challenges. Nature reviews drug discovery, 2010, vol. 9, str. 775-789.
*Pai SI et al. Prospects of RNAi interference therapy for cancer. Gene therapy, 2006, vol. 13, str. 464-477.
*Petrocca F. in Lieberman J. Promise and challenge of RNA interference - based therapy for cancer. Journal of clinical oncology, 2011, letn. 29, štev. 9, str. 747-754.
*Pecot C. V. et al. RNA interference in the clinic: challenges and future directions. Nature reviews, 2011, vol. 11, str. 59-67.
*Aagaard L. in Rossi J. J. RNAi therapeutics: Principles, prospects and challenges. Advanced Drug Delivery Reviews, 2007, vol. 59, štev. 2-3, str.75-86
*Esquela-Kerscher, A. in Slack, F. J. Oncomirs — microRNAs with a role in cancer. Nature Reviews Cancer, 2006, štev. 6, str. 259-269

[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Možni pristopi k zdravljenju raka z RNAi

2012-04-02T18:13:45Z

AndrejaBratovs: New page: ==Uvod== Z imenom rak označujemo skupino bolezni, katerih skupna značilnost je nenadzorovana proliferacija in sposobnost napadanja drugih tkiv. Danes najpogostejše oblike zdravljenja so...

BIO2 Seminar 2011

2011-11-30T21:10:44Z

AndrejaBratovs: /* Seznam seminarjev- datumi in seznam recenzentov še niso dokončni! */

= Biokemijski seminar =

Seminarje vodi doc. dr. Gregor Gunčar in so na urniku vsako sredo in petek po eni uri predavanj iz Biokemije.

Ocena seminarjev predstavlja 30% končne ocene in vsebuje vse točke, ki jih študent/ka lahko zbere pri seminarju in ostalih dejavnostih, ki niso del pisnega izpita.

== Seznam seminarjev- datumi in seznam recenzentov še niso dokončni! ==
Vpišite svoj izbrani naslov!!!
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent2'''
|-
| Ula Štok||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011 Tipping the mind]||17.10.11||19.10.11||21.10.11||Maja Remškar||Mirjam Kmetič
|-
| Maša Mirković||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011 The twisted way of things]||17.10.11||19.10.11||21.10.11||Eva Knapič||Marko Radojković
|-
| Sara Draščič||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011 On the spur of a whim ]||17.10.11||19.10.11||21.10.11||Matevž Merljak||Monika Škrjanc
|-
| Katra Koman||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Katra_Koman:_INZULIN Protein of the 20th century]||18.10.11||23.10.11||26.10.11||Ines Kerin||Veronika Jarc
|-
| Ana Dolinar||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Ana_Dolinar:_Univerzalna_kri_.E2.80.93_prihodnost_transfuzijske_medicine.3F The juice of life]||21.10.11||25.10.11||28.10.11||Tjaša Goričan||Andreja Bratovš
|-
| Urška Rauter||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Ur.C5.A1ka_Rauter:_A_Green_Glow:_zgradba_in_funkcija_encima_luciferaze A green glow]||21.10.11||25.10.11||28.10.11||Maša Mohar||Sandi Botonjić
|-
| Taja Karner||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Taja_Karner:_Glavoboli_in_migrene Throb]||21.10.11||26.10.11||02.11.11||Karmen Hrovat||Tamara Marić
|-
| Rok Štemberger||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Rok_.C5.A0temberger:_Protein_GABAA_.28gama_aminomaslena_kislina_A.29_-_zgradba.2C_vloga_in_zanimivosti Forbidden fruit]||21.10.11||28.10.11||04.11.11||Špela Pohleven||Maja Grdadolnik
|-
| Maša Mohar||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Ma.C5.A1a_Mohar:_Mo.C5.A1ki_ali_.C5.BEenska_to_je_sedaj_vpra.C5.A1anje.3F.28SRY_-_faktor_za_dolo.C4.8Ditev_spola.29 The tenuous nature of sex]||21.10.11||28.10.11||04.11.11||Andreja Bratovš||Ines Kerin
|-
| Veronika Jarc||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Veronika_Jarc:_Perforin Our hollow architecture]||21.10.11||28.10.11||04.11.11||Sabina Mavretič||Matevž Ambrožič
|-
| Mirjam Kmetič||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Mirjam_Kmeti.C4.8D:_Mint_condition_.28limonen-3-hidroksilaza_in_limonen-6-hidroksilaza.29 Mint condition]||26.10.11||02.11.11||09.11.11||Sandi Botonjić||Tina Gregorič
|-
| Janez Meden||The Japanese Horseshoe Crab and Deafness||28.10.11||01.12.11||20.1.12||Veronika Jarc||Ana Dolinar
|-
| Tjaša Flis||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Sandi_Botonji.C4.87:_Kokain_esteraza Life's tremors]||28.10.11||04.11.11||11.11.11||Ana Dolinar||Špela Pohleven
|-
| Sandi Botonjić||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Sandi_Botonji.C4.87:_Kokain_esteraza Nature's junkie]||28.10.11||04.11.11||11.11.11||Maša Mirković||Alenka Mikuž
|-
| Kaja Javoršek||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Kaja_Javor.C5.A1ek:_A_grey_matter A grey matter]||02.11.11||09.11.11||16.11.11||Dominik Kert||Tjaša Flis
|-
| Rok Vene||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Rok_Vene:_A_mind_astray A mind astray]||04.11.11||11.11.11||18.11.11||Tamara Marić||Maja Remškar
|-
| Ines Šterbal||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011 LTP1]||04.11.11||11.11.11||18.11.11||Ula Štok||Rok Vene
|-
| Matja Zalar||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Matja_Zalar:_Vloga_SRK_in_SCR_proteinov_pri_prepre.C4.8Devanju_incestnega_razmno.C5.BEevanja_c Do it yourself]||04.11.11||11.11.11||18.11.11||Monika Škrjanc||Matevž Merljak
|-
| Matevž Ambrožič||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Matev.C5.BE_Ambro.C5.BEi.C4.8D:_BSX_protein_in_debelost Of fidgets and food]||09.11.11||16.11.11||23.11.11||Kaja Javoršek||Petra Malavašič
|-
| Matevž Merljak||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Matev.C5.BE_Merljak:_CEM15.2C_VIF_in_infektivnost_retrovirusov Protein wars]||12.12.11||19.12.11||20.1.12||Teja Banič||Urška Navodnik
|-
| Mitja Crček||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Mijta_Cr.C4.8Dek:_DSIP_in_spanje When your day draws to an end]||11.11.11||18.11.11||25.11.11||Marko Radojković||Andrej Vrankar
|-
| Dominik Kert||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Dominik_Kert:_FOXP2.2C_govore.C4.8Di_protein FOXP2, govoreči protein]||11.11.11||18.11.11||25.11.11||Alja Zottel||Kaja Javoršek
|-
| Petra Malavašič||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Petra_Malava.C5.A1i.C4.8D:_Ureaza_bakterije_Helicobacter_pylori Going unnoticed]||16.11.11||23.11.11||30.11.11||Maja Grdadolnik||Mitja Crček
|-
| Eva Knapič||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Eva_Knapi.C4.8D:_TSH3_-_Kaj_novorojen.C4.8Dkom_omogo.C4.8Da_zadihati? Life's first breath]||18.11.11||25.11.11||02.12.11||Mirjam Kmetič||Andrej Vrankar
|-
| Marko Radojković||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Marko_Radojkovi.C4.87:_Fluoroscentni_proteini_in_njihova_uporaba_v_.C5.BEiv.C4.8Dnem_sistemu Paint my thoughts]||18.11.11||25.11.11||02.12.11||Sara Draščič||Urška Rode
|-
| Tjaša Goričan||Nerve regrowth: nipped by a no-go||18.11.11||25.11.11||02.12.11||Ana Remžgar||Ines Šterbal
|-
| Tina Gregorič||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011 Grelin - hormon lakote]||23.11.11||30.11.11||07.12.11||Janez Meden||Urška Rauter
|-
| Tamara Marić||The dark side of RNA||25.11.11||02.12.11||09.12.11||Dominik Kert||Rok Štemberger
|-
| Ana Remžgar||I'll have you for supper||25.11.11||02.12.11||09.12.11||Jana Verbančič||Eva Knapič
|-
| Maja Remškar||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Maja_Rem.C5.A1kar:_Okulokutani_albinizem_tipa_II_in_P_protein Questioning Colour]||25.11.11||02.12.11||09.12.11||Katra Koman||Karmen Belšak
|-
| Andreja Bratovš||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2011#Andreja_Bratov.C5.A1:_Bole.C4.8Dina_in_njen_receptor_-_TRPA1 The power behind pain]||30.11.11||07.12.11||14.12.11||Matevž Ambrožič||Teja Banič
|-
| Urška Navodnik||Darwin\'s dessert||02.12.11||09.12.11||16.12.11||Taja Karner||Karmen Hrovat
|-
| Jernej Mustar||Silent pain||02.12.11||09.12.11||16.12.11||Petra Malavašič||Jana Verbančič
|-
| Ines Kerin||A queen\'s dinner||02.12.11||09.12.11||16.12.11||Tjaša Flis||Iza Ogris
|-
| Alja Zottel||Sleepless nights||07.12.11||14.12.11||21.12.11||Ines Šterbal||Katra Koman
|-
| Alenka Mikuž||Molecular chastity||09.12.11||16.12.11||23.12.11||Urška Rode||Janez Meden
|-
| Maja Grdadolnik||Ear of Stone||09.12.11||16.12.11||23.12.11||Tina Gregorič||Ana Potočnik
|-
| Jana Verbančič||A balanced mind||09.12.11||16.12.11||23.12.11||Alenka Mikuž||Ana Remžgar
|-
| Karmen Hrovat||The thread of life||14.12.11||21.12.11||04.01.12||Iza Ogris||Taja Karner
|-
| Andrej Vrankar||The things we forget||16.12.11||23.12.11||06.01.12||Jernej Mustar||Maša Mohar
|-
| Teja Banič||Cool news||16.12.11||23.12.11||06.01.12||Karmen Belšak||Jernej Mustar
|-
| Špela Pohleven||The making of crooked||16.12.11||23.12.11||06.01.12||Mitja Crček||Maša Mirković
|-
| Sabina Mavretič||A short story||21.12.11||04.01.12||11.01.12||Rok Vene||Sabina Mavretič
|-
| Karmen Belšak||Another dark horse||23.12.11||06.01.12||13.01.12||Urška Rauter||Sara Draščič
|-
| Iza Ogris||Love,love, love...||23.12.11||06.01.12||13.01.12||Ana Potočnik||Matja Zalar
|-
| Monika Škrjanc||The greenest of us all||23.12.11||06.01.12||13.01.12||Rok Štemberger||Tjaša Goričan
|-
| Ana Potočnik||Skin-deep||04.01.12||11.01.12||18.01.12||Matja Zalar||Ula Štok
|-
| Urška Rode||Smart sweat||06.01.12||13.01.12||20.01.12||Urška Navodnik||Alja Zottel
|-
| Ime in priimek||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|}

== Gradivo za seminarje ==
NOVO Gradivo za predavanja in seminarje najdete na http://bio.ijs.si/~zajec/bio2/
username: bio2
password: samozame

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o enem od proteinov opisanih v [http://web.expasy.org/spotlight/back_issues/2011/ ProteinSpotlight] Poiskati morate vsaj še tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo!

V okviru seminarske naloge morate opraviti še naslednje naloge, katerih rešitve predložite na dodatni strani seminarske naloge, ki se ne šteje v kvoto obsega seminarja:

* sekvenca proteina in [http://www.uniprot.org/ UniProt] oznaka proteina
* slika strukture proteina (če je le-ta znana), ki jo naredite sami s programom Pymol. Če struktura še ni znana, vključite sliko proteina, ki je vašemu najbolj podoben po sekvenci in katerega struktura je znana
* poiskati morate, na katerem kromosomu se v človeškem genu nahaja ta protein in narisati shematsko sliko gena (eksonov in intronov) tega proteina. Če protein ni človeškega izvora, poiščite protein, ki je vašemu najbolj podoben in vse navedeno opišite za ta protein.

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2011|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-9 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi; važno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed), vsebovati mora najmanj tri slike. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko.
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli vsakemu od recenzentov in docentu (docentu ga pošljite po e-pošti).
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20-30 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.
* Na dan predstavitve morate docentu oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku!

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dG1Pa3p2NXE2Vm1zX3FpVTZCT2dHVnc6MA recenzentsko poročilo] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dFNXUDBCRVBaVExvOFVxakpJUHRnOEE6MA mnenje] najkasneje v šestih dneh po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne).

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

BIO2 Povzetki seminarjev 2011

2011-11-30T21:07:52Z

AndrejaBratovs:

== Ula Štok: Neuregulin 1 ==

Neuregulin-1 je član proteinov iz družine neuregulinov in je kodiran s strani gena NRG1. Obstaja veliko tipov Neuregulina-1, ki se razlikujejo po funkcionalnosti ter mestu v telesu na katerem delujejo. Najpogosteje delujejo v živčnem sistemu, kjer lahko z nepravilnim delovanjem med drugimi povzročajo tudi zelo razširjeno bolezen - shizofrenijo. Delujejo pa tudi na ostalih tkivih in organih (na primer: srce, pljuča, oprsje in želodec). Generalno obstajata dve poti signaliziranja Neuregulina-1, in sicer: Običajna ter neobičajna pot. Pri običajni poti je ErbB receptor aktiviran direktno, v enem koraku z vezavo Neuregulina-1. To najpogosteje povzroči dimerizacijo ali heterodimerizacijo ErbB receptorja. Dimerizacija ali heterodimerizacija sicer nista nujno potrebni, a vendar do njiju pride na skoraj vseh receptorjih ErbB. Ta združitev povzroči avto- in trans-fosforilacijo intracelularnih domen tega receptorja, kar aktivira vse nadaljnje poti signaliziranja. V končni fazi pa NRG1/ErbB signaliziranje vpliva direktno na transkripcijo. Pri neobičajni poti je postopek podoben, a vendar poteka začetna stopnja malo drugače. Na začetku namreč sodeluje JMa oblika receptorja ErbB4, ki se pod vplivom TACE cepi. Del receptorja (ErbB4-CTF) se odcepi v notranjost celice. Ta peptid je velik približno 80 kD in ima specifično izoblikovano vezavno mesto za Neuregulin-1. Nadaljnji procesi pa potekajo zelo podobno kot pri običajni signalni poti. Neuregulin-1 lahko povzroča shizofrenijo na različne načine, saj sodeluje pri zelo pomembnih procesih, kot so: tvorba sinaps, mielinizacija aksonov, razvoj oligodendrocit itd. Shizofrenija je zelo razširjena bolezen in nihče še ni odkril direktnega postopka k popolni odpravi te bolezni. A vendar, v letu 2009 se je zgodila neke vrste prelomnica v študiju shizofrenije. Odkrili so namreč, da posamezniki, ki so imeli gen za shizofrenijo niso zboleli. Še več! Napaka se jim je odrazila kot zvišanje kreativnih sposobnosti na znanstvenem ali umetniškem področju, odvisno od posameznika. Ob tem se je pojavilo mnogo vprašanj, saj bi na ta način mogoče lahko poiskali pot, da bi shizofrenija postala popolnoma ozdravljiva. A vendar, je to področje še raziskano, saj znanstveniki ne vedo po kakšnih poteh pride do tega, da te mutacije na NRG1 genu ne izrazijo v bolezenskem stanju.

== Maša Mirković: Proteinski produkti genov za disleksijo in z disleksijo povezane motnje ==

Disleksija je motnja, ki se kaže v nesposobnosti branja oziroma razumevanja prebranega, ter napakah in težavah pri izgovarjanju besed. Disleksiki,kot imenujemo posameznike, ki trpijo za disleksijo, imajo kljub normalnim intelektualnim sposobnostim, znanjem in izobrazbo, moteni veščini pisanja in branja s tendenco, da pomešajo med seboj črke ali besede med branjem ali pisanjem. V zadnjih letih, so uspeli ugotoviti mesta na kromosomih, povezana z dovzetnostjo za disleksijo. DYX1C1,KIAA0319,DCDC2 in ROBO1, so bili označeni kot kandidati, z dovzetnostjo za disleksijo. Najbolj obetaven je protein KIAA0319. Je transmembranski protein iz desetih transmembranskih vijačnic, najden v plazemski membrani nevronov. Njegov C-terminalni konec gleda v ekstracelularni matriks, manjši N-terminalni konec pa prehaja v citoplazmo nevrona. C-terminalni konec je visoko glikoziliran in nosi 5 PKD(polycystyc kidney desease) domene in eno MANEC(motif at the N terminus with eight cysteines) domeno. KIAA0319 igra vlogo pri rasti možganov in njihovi migraciji med razvojem možganov-iz tega je razvidno, da je disleksija problem v razvoju nevronov že v zgodnjih letih. Posamezniki z disleksijo nosijo izoobliko tega proteina, ki povzroči nižjo izraženost le tega. Spremembe so v 5'-regiji, ki kodira izoobliko proteina. Najopaznejše povezave z disleksijo se kažejo v 2,3 kb regiji, ki zavzema promotor, prvi nepreveden ekson in del prvega introna – odprti kromatin. Te ugotovitve vodijo, da je 5'-regija KIAA0319 gena tista lokacija alelov, ki največ prispeva k motnji branja.

== Katra Koman: INZULIN ==

Inzulin je peptidni hormon, ki sodeluje v uravnavanju ravni glukoze v krvi. Sintetizira in skladišči se v β-celicah Langerhansovih otočkov trebušne slinavke. Sinteza poteka od prekurzorske molekule preproinzulina preko proinzulina do dokončne zrele molekule inzulina, ki se shrani v skladiščnih veziklih. Ob povišanju ravni glukoze v krvi, na primer po obroku, glukoza, ki je tudi glavni stimulator sekrecije inzulina, iz krvi preide v β-celice skozi GLUT2 transporter. Tam se fosforilira v glukozo-6-fosfat, saj tako fosforilirana ne more več iz celice, lahko pa vstopi v proces glikolize, ki mu sledita še Krebsov cikel in oksidativna fosforilacija, ki povzroči pretvorbo ADP v ATP molekule. ATP molekula stimulira zaprtje kalijevih kanalčkov, kar privede do depolarizacije celične membrane, to pa sproži na odprtje kalcijevih kanalčkov in vdor Ca2+ ionov. Povišana koncentracija kalcijevih Ca2+ ionov v celici stimulira prenos in zlitje skladiščnih veziklov z inzulinom z membrano. Inzulin se tako sprosti v krvni obtok in potuje do tarčnih celic, ki imajo na površini izražene inzulinske receptorje. Ko se veže nanj, prenese signal o povišanju ravni glukoze v krvi v celico. To povzroči kaskado reakcij znotraj celice, ki pa na koncu privedejo do translokacije veziklov z GLUT4 transporterjev na površino celice. Število teh transporterjev za glukozo se na površini celične membrane poveča in glukoza lahko prehaja v celico, posledično pa pade raven glukoze v krvi. Razgradnja inzulina poteka v jetrih in ledvicah. Okvare na katerikoli stopnji poti inzulina se odražajo v diabetesu ali drugih boleznih.

== Rok Štemberger: Protein GABAA (gama aminomaslena kislina A) - zgradba, vloga in zanimivosti ==

V svoji seminarski nalogi sem raziskoval vlogo, pomen in zanimivosti proteina GABAA (gama-aminomaslena kislina A). To je receptor, ki se nahaja predvsem v centralnem živčnem sistemu in je zadolžen zato, da opravlja funkcijo inhibitorja. Lociran je na površini nevrotičnih sinaps in prekinja elektrokemični signal, tako da omogoči prehod kloridnih ionov znotraj celice. To se zgodi takrat ko se ustrezen ligand Gama veže na aktivno mesto tega receptorja. Konformacija podenot se spremeni in to omogoči aktivacijo receptorja. Znanstveniki so ugotovili, da obstaja več vrst GABAA receptorjev, kar pa je odvisno od sestave podenot. Najbolj pogoste podenote so alfa beta in gama v razmerju 2:2:1. V primeru da do prekinitve ne pride se lahko pojavijo epileptični napadi, psihiatrične motnje itd. Stres lahko v dobi odraščanja močno vpliva na GABAA receptorje in jih tudi permanentno strukturno spremeni, kar pa lahko kasneje v našem življenju vpliva predvsem na naš spanec in njegovo kvaliteto. Absint je bila v preteklosti prepovedana pijača, saj je povzročala razna obolenja zaradi substance imenovane tujon. Le ta se je vezala na GABAA receptorje in tako onemogočila njegovo delovanje, zato ker je preprečevala prehod kloridnih ionov v membrano. Sedaj potekajo raziskave teh receptorjev, saj je ključnega pomena čim boljša ozdravitev bolezni, ki nastanejo zaradi nepravilnega delovanja GABAA receptorja.

== Veronika Jarc: Perforin ==

Perforin je protein, ki nastane iz citotoksičnih limfocitov T. S pomočjo grancimov napade tarčno celico in jo uniči. Rečemo lahko, da je pomemben člen pri imunskem odzivu in sodeluje s NK celicami. Sestavljen je iz 555 aminokislin, njegova molekulska masa pa je 62-67 kD. Sestavljen je iz dveh pomembnih domen, domene MACPF in domene C2. Za domeno C2 je značilno, da ima afiniteto do Ca2+ ionov. Saj se na lipidni dvosloj veže le ob prisotnosti kalcija. Drugače obstajata dva različna tipa C2 domene, ki sta bila izolirana iz različnih organizmov. Lahko rečemo, da sta oba tipa zelo podobna v tem, da sta pri tipu 1 N-konec in C-konec obrnjena na vrh domene, kar je nasprotno kot pri tipu 2. Poznamo tri MACPF domene: Plu-MACPF, C8a MACPF in lipokalin C8g. Vse te domene primerjamo z skupino proteinov citolizinov in ugotovimo nekaj podobnosti in nekaj razlik. Na splošno, pa lahko rečemo, da je evolucija poskrbela tako, da so sta si domena MACPF in citolizini raszlični le v nekaj aminokislinah. Poznamo tri mehanizme kako perforin preide v tarčno celico in pri tem pomaga gramcimom B uničit to celico. Prvi mehanizem je prehajanje preko perforinske pore in sicer s pomočjo veziklov preide v celico. Naslednji mehanizem je endosomolitični model, pri katerem je pomemben kompleks s pomočjo katerega prehaja v celico. Kot zadnji mehanizem pa je model prehodne perforinske pore, ki pove, da perforin tvori kanalčke s pomočjo katerih grancimi B preidejo direktno v celico. Grancimi B so serinske proteaze, ki se sintetizirajo v citotoksičnih limfocitih T in NK celicah.

== Taja Karner: Glavoboli in migrene ==

Zaradi stresnega in hitrega tempa življenja, vse več ljudi trpi za občasnimi glavoboli, ki so najpogosteje posledica utrujenosti. Prav tako je vedno več ljudi, ki trpijo za močnejšimi oblikami glavobolov imenovanih migrene. V hujših oblikah migrene lahko glavobol traja do dva dni, močno migreno lahko spremljajo še drugi simptomi kot so slabost, bruhanje, občutljivost na svetlobo in močan zvok, depresija ter nespečnost. Mutacija, ki je največji krivec za nastanek bolezni se pojavlja na kromosomu 10 na genu KCNK18. Ta zapisuje protein TRESK, ki se nahaja v hrbtenjači in deluje kot kalijev kanalček. Mutacija povzroči, da ne pride do izmenjavanja ionov, kar povzroči hude glavobole. V raziskavah so odkrili zanimivo povezavo z anestetikom. Ta namreč ne glede na mutacijo ponovno aktivira kanal. To bi lahko učinkovito pozdravilo migrene, če bi ga le uspeli spraviti v primerno obliko. Ugotovili so tudi, da zdravila, ki vsebujejo citosporin in takrolimus v večini primerov povzročajo migrene v zdravstvu pa jih še vseeno pogosto uporabljajo. Odkritje te mutacije predstavlja revolucijo v zdravstvu in verjamem, da bo kmalu vodilo do odkritja učinkovitega zdravila proti migrenam.

== Ana Dolinar: Univerzalna kri – prihodnost transfuzijske medicine? ==

α-galaktozidaza (AGAL_HUMAN) je glikozil-hidrolazni encim. Spada v GH27-D (klan D, 27. družina) in ima aktivno mesto v obliki (β/α)8 sodčka. Encim zapisuje gen GLA, ki se nahaja na kromosomu X.

Ideja o univerzalni krvi, ki bi bila primerna za transfuzijo, ne glede na krvno skupino pacienta, je med znanstveniki prisotna že približno trideset let.
Razvili so tri metode za pretvorbo različnih antigenov v antigen 0 (po sistemu AB0), ki je primeren za transfuzijo v vse krvne skupine.
:#Encimska razgradnja antigenov A in B do antigena 0. Za antigene A so uporabili α-N-acetilgalaktozaminidazo, vendar so antigeni preveč kompleksni in metoda ni bila uspešna. Pri antigenih B so dosegli popolno pretvorbo v antigen 0 z uporabo α-galaktozidaze iz bakterije ''Streptomyces griseoplanus''.
:#Prekrivanje površine eritrocitov z maleimidofenil-polietilen-glikolom (Mal-Phe-PEG). Prekrije vse antigene, ne samo A ali B, vendar metoda ni uspešna, ker polietilen-glikol povzroča imunski odziv.
:#Pridobivanje univerzalnih rdečih krvnih celic iz pluripotentnih matičnih celic. Uspeli so pridobiti zrele eritrocite, ki so popolnoma funkcionalni.
Uporaba univerzalne krvi bi zmanjšala ali celo izničila imunski odziv ob transfuziji, prav tako ne bi bilo možnosti za transfuzijo napačne krvne skupne zaradi človeške napake. Metode trenutno niso dovolj izpopolnjene, da bi bilo možno pričakovati njeno uporabo v bližnji prihodnosti.

== Maša Mohar: Moški ali ženska to je sedaj vprašanje?(SRY - faktor za določitev spola) ==

SRY gen kodira Sry protein ki je član družine Sox (Sry related HMG box) transkripcijskih faktorjev. Poznamo jih okoli 20 pri človeku in miškah ter še mnogo drugih. Sox proteini imajo zelo različne vloge v embriogenezi in pri razvoju mnogih drugih organov. Tipično delujejo tako kot nekakšna stikala v diferenciaciji celic- sprožijo razvoj določenih celic. Sry je prav tako kot ostali člani te družine karakteriziran po HMG( high mobility group). HMG je drugače skupina specifičnih transkripcijskih faktorjev, ki imajo ~ 80 AK dolge strukturalno podobne domene za vezavo na DNA. Te domene oz. domena če je samo ena se veže na zaporedje (A/T)ACAA(T/A) v majhni žleb DNA. S tem ustvari zvitje DNA za približno 60- 85 stopinj. S tem ko se DNA zvije se razkrijejo mesta za izražanje drugih genov, recimo Sox9, ki kodira Sox9 protein ki pomaga pri diferenciaciji Sertoli celic in tako pri oblikovanju testisov, s tem pa determinira moški spol. Ugotovili smo tudi da obstaja veliko genskih bolezni povezanih s Sry genom in da lahko obstaja tudi ženska z XY spolnima kromosomoma, ker se pri njej zaradi mutacij Sry protein ne izrazi, prav tako pa obstajajo tudi moški z XX spolnima koromosomoma, kjer se enem od X kromosomov lahko izrazi SRY gen ob nepravilnostih pri očetovem delu zapisa. V bistvu sem prišla do zaključka da je zelo tanka meja med moškim in ženskim oblikovanjem spola, ena majhna mutacija oz. ena majhna razlika lahko privede do nastanka ženske ali moškega.

== Urška Rauter: A Green Glow: zgradba in funkcija encima luciferaze ==
Luciferaza je encim odvisen od ATP in magnezijevih ionov. Proces bioluminiscence se začne z vezavo na substrat luciferin, tvori se adenilatni intermediat in ob prisotnosti molekularnega kisika izhaja svetloba. Luciferaza je zgrajena iz dveh ločenih domen, večja se nahaja na N-koncu in manjša na C-koncu molekule, večja domena pa ima tudi svoje poddomene. Domeni sta med seboj ločeni z razpoko, kjer naj bi se po domnevanjih nahajalo tudi aktivno mesto encima. Luciferaza predstavlja tudi nov način mehanizma tvorbe adenilatnega intermediata med encimi in ponuja razlago za marsikatero metabolično pot.
Velika dilema, ki me med znanstveniki ostaja pa je razlika v barvi svetlobe, ki jo proces oksidacije luciferina emitira. Najverjetneje je za to odločilna keto tavtomerna oblika oksiluciferina in tudi resnonančna stabilizacija njegovega fenolatnega aniona, čeprav so znanstveniki odkrili tudi veliko drugih možnih vzrokov za različne barve (različne aminokisline, polarnost okolja, pH, ...).
Luciferaza se veliko uporablja v medicini, kjer služi kot marker molekul v telesu in tako pripomore k boljšem razumevanju različnih bolezni in infekcij, kot tudi sami strukturi celic in njenih organelov.

== Mirjam Kmetič: Mint condition (limonen-3-hidroksilaza in limonen-6-hidroksilaza) ==

Klasasta meta vsebuje encim limonen-6-hidroksilazo, ki sodeluje pri pridobivanju karvona. Poprova meta pa vsebuje limonen-3-hidroksilazo, ki je udeležena pri proizvodnji mentola. Obe hidroksilazi pripadata družini citokromov P450, njeni predstavniki pomembno sodelujejo pri proizvajanju različnih oksidiranih monoterpenov, ki so vir arom eteričnih olj. Karvon in mentol sta končna produkta hidroksilacije limonena. Ta encima sta si zelo podobna in njuni vezavni mesti za substrat sta zelo omejeni. Velja pravilo, da za spremembo aktivnosti v družini citokromov P450 potrebujemo določeno število mutacij, vendar je za modifikacijo vezavne aktivnosti limonenovih hidroksilaz potrebna samo ena. Ta fenilalanin v izolevcin mutacija povzroči, da se limonen-6-hidroksilaza spremeni v limonen-3-hidroksilazo! Mutiran encim je tako sposoben sinteze mentola tako kot encim v poprovi meti! Taka mutacija kaže, da sta prav ti dve aminokislini ne le nujni, temveč tudi prav zagotovo vpleteni pri orientaciji limonena v aktivnem mestu tako, da se ta hidroksilizira na ali C3 ali C6 poziciji. Posamične mutacije, ki lahko drastično spremenijo funkcijo proteina, so znanstveno zanimive. Nakazujejo ne le na zelo specifične manjše regije v sekvenici proteina, temveč so tudi ključne za razumevanje področij, kot so vezava in orientacija substrata, funkcija encima, metabolična pot in struktura vezavnega mesta.

== Sandi Botonjić: Kokain esteraza ==

Znanstveniki so v rizosferi kokinih plantaž (Erythroxylum coca) našli sev MB1, gram pozitivne bakterije Rhodococcus sp.. Tej bakteriji kokain predstavlja glavni vir ogljika in dušika in zato so znanstveniki izolirali osrednji encim njenega metabolizma tj. kokain esterazo (v nadaljevanju cocE). Encim je sestavljen iz treh domen: DOM1, ki vsebuje nabor kanoničnih α-vijačnic in β-ploskev; DOM2 - domena le z α-vijačnicami; in DOM3 je roladi podobna struktura z β-ploskvami. CocE je serinska esteraza, katere aktivno mesto se nahaja na stičišču vseh treh domen. Ta hidrolizira kokain na ekgonil metil ester in benzojsko kislino, ki nimata psihoaktivnih učinkov. CocE je pravi Ferrari v primerjavi z drugimi esterazami, saj lahko razgradi enako količino kokaina 1000 krat hitreje. Tako lahko postane neprecenljiva pri nujnih intervencijah v primeru prevelikega odmerka, saj bi intravenozni vbrizg cocE močno zmanjšal razpolovni čas kokaina. CocE je predmet številnih raziskav, v katerih znanstveniki proučujejo njeno termostabilnost in njenih mutiranih oblik, saj njen razpolovni čas pri fiziološki temperaturi traja le nekaj minut. Znanstveniki pa na podlagi ugotovitev iz raziskav cocE razvijajo tudi učinkovita protitelesa z vsaj podobnimi katalitičnimi parametri, ki bi brez imunskega odziva odlično delovala v bioloških sistemih.

==Tjaša Flis: Parkinsonizem in Parkin protein==

Parkinsonova bolezen je vse pogostejša bolezen pri starostnikih, njeni simptomi pa so tresavica, mišična otrdelost in upočasnjena motorika. Vzrok se skriva v propadu dopamnergičnih nevronskih celic. Bolezen je lahko avtosomno dominantno dedovana, kar pomeni, da pacienti podedujejo eno normalno in eno mutirano kopijo gena. Slednja prevladuje in se deduje naprej. Pri Parkinsonovi bolezni se mutacija zgodi v Park2 genu, ki kodira Parkin protein ali E3 ubikvitin ligazo. Parkin na poškodovane ali na preveč izražene proteine pripne ubikvitin (označevalni protein), ki jih nato usmeri v proteasom, to je velik razgradni kompleks v celicah.
Če mutacija poškoduje Parkin, je pot razgradnje onemogočena, to pa pomeni, da se v celici akumulirajo odvečni proteini. Tvorijo se Lewy-eva telesca polna teh proteinov, ki nadomestijo celične organele v nevronskih celicah, kar vodi do prenehanja njihovega delovanja. Ker pa ima Parkin več kot samo en substrat ki ga ubikvitinira, je točen mehanizem bolezni še dandanes uganka.
Eden izmed najbolj poznanih substratov je transmembranski protein Pael-R. Zvitje tega proteina poteka ob prisotnosti šaperonov. Prevelika koncentracija tega receptorja lahko izzove stres v endoplazmatskem retikulumu situiranem v nevronskih celicah. V primeru da je Parkin neaktiven, Pael-R povzroči celično smrt. Vendar to je le ena izmed možnih rešitev, substratov je namreč vsaj še dvajset, raziskave pa se nadaljujejo.

== Matja Zalar: Vloga SRK in SCR proteinov pri preprečevanju incestnega razmnoževanja cvetočih rastlin ==

Rastline so za zaščito pred samooplojevanjem razvile več vrst mehanizmov prepoznavanja lastnega peloda na molekularni ravni. Pri cvetočih rastlinah je najpogostejši mehanizem tipa SSI ali sporofitične lastne inkompatibilnosti. Pri družini ''Brassicaceae'' je za aktivacijo SSI ključna interakcija med transmembranskim proteinom SRK, ki predstavlja žensko determinanto odziva, in njenim ligandom - proteinom SCR, drugače imenovanim tudi moška determinanta odziva na lastno inkompatibilnost. Specifičnost vezave je zagotovljena s polimorfizmom alel obeh determinant. V posameznih vrstah je možno najti tudi do 100 različnih S-haplotipov genov za determinanti.
Vezava liganda na receptor bo uspešna le, če oba izhajata iz istega S-haplotipa. Vezava SCR na zunajcelično, N-glikolizirano domeno SRK povzroči nastanek kompleksa treh proteinov, ki s svojo aktivnostjo sproži kaksado reakcij, kar v končni fazi pripelje do preprečitve samooploditve.
Na neugodne življenske pogoje, ki so onemogočali medsebojno opraševanje, so se nekatere rastline prilagodile s favorizacijo samooplojevanja. Pri njih so mutacije S-lokusa, ki nosi zapis za SRK in SCR, povzročile nepravilno delovanje SI ali njegovo popolno odpoved. To pa seveda vodi v neprepoznavanje lastnega peloda in rastlina se samooprašuje. Najbolj znan primer take rastline je ''Arabidopsis thaliana'', ki se zaradi svojih specifičnih lastnosti uporablja kot modelni organizem v številnih študijah lastne inkompatibilnosti.

== Matevž Ambrožič: BSX protein in debelost ==

Za primeren občutek sitosti ali lakote glede na stanje energetskih zalog v telesu in odgovarjajoč vnos hrane ter porabo energije je odgovorna zapletena pot sporočanja. Začne se s tremi hormoni: inzulin, leptin in grelin. Leptin in inzulin se sprostita, ko so maščobne in hidratne zaloge v telesu polne in morata do možganov prenesti signal za prenehanje hranjenja, grelin pa ravno nasprotno. Vsi po krvi potujejo do hipotalamusa, predela možganov, ki je odgovoren za energijsko ravnovesje. V hipotalamusu sta dva tipa živčnih celic: oreksigene in anoreksigene. Prve sproščajo NPY in AgRP, nevropeptida, ki spodbujata hranjenje in zmanjšata porabo energije, druge pa α-MSH in CART, katerih učinek je nasproten. Našteti nevropeptidi se iz nevronov sprostijo po vezavi ustreznega izmed treh hormonov in prenesejo signal naprej, do končne spremembe v vnosu ali porabi energije. Glavni protein seminarja, BSX (brain specific homeobox) protein je transkripcijski faktor, ki spodbudi ekspresijo genov za AgRP in NPY, hkrati pa je odgovoren za premik organizma v iskanju hrane. Če v opisanem sistemu pride do napake, so pojavi nepotreben občutek lakote, kar je vzrok mnogih primerov debelosti. V boju z bolezensko debelostjo so ključne raziskave na BSX proteinu, saj je osrednji člen poti, ki v možgane prenese (včasih lažen) občutek lakote.

== Kaja Javoršek: A grey matter ==

Mikrocefalin je protein, ki ga kodira enakoimenski gen. Mikrocefalin naj bi kontroliral poliferacijo in diferenciacijo nevroblastov med nevrogenezo. Odkritje, da je mikrocefalin odločilen regulator velikosti možganov, je sprožilo hipotezo, da je igral vlogo v evoluciji možganov.
Razen v možganih najdemo mikrocefalin tudi v ledvicah, srcu, pljučih, vranici in skeletnih mišicah. Vendar pomen mikrocefalina v teh organih še ni znan.
Mutacije na genu mikrocefalina vodijo do nastanka mikrocefalije. To je bolezen razvoja živčnega sistema in je definirana kot resno zmanjšana velikost možganov. Pri odraslih je normalen volumen možganov od 1200 cm3 do 1600 cm3, pri odraslih s primarno mikocefalijo pa okoli 400 cm3 . Poleg mirocefalina pa povzročajo mikrocefalijo še mutacije petih genih (ASPM, MCPH2, CDK5RAP2, MCPH4, CENPJ)
Mikrocefalin ima tri BRCT domene na C – koncu. BRCT domene so prisotne v veliko ključnih proteinih, ki kontrolirajo delitev celice. Zato predvidevajo da mikrocefalija nastane, ker je ovirana normalna regulacija delitve celic v možganih.
Ugotovili so, da je protein mikrocefalin dol 835 aminokislin. Zaradi mutacije na genu mikrocefalina se ta protein skrajša na 25 aminokislin.
Znanstveniki so izvedli raziskavo ali gena mikrocefalin in ASPM vplivata na inteligenco. Na podlagi treh raziskav so zaključili, da inteligenca ni povezana z dominantnimi aleli ASPM – ja ali mikrocefalina.

== Rok Vene: A mind astray ==

Alzheimerjeva bolezen postaja vedno bolj aktualna tematika. Trenutno je na svetu več kot 26 milijonov ljudi s to obliko demence. Zaradi daljše življenjske dobe pa pričakujemo, da bo število obolelih samo še naraščalo. Alzheimerjeva bolezen prizadene centralni živčni sistem, v možganih se nalagajo snovi, ki povzročijo propad živčnih celic. Ena izmed snovi, ki se nalagajo v možganih so nefunkcionalni Tau proteini. Tau proteini sodijo v družino proteinov imenovanih microtubule-associated proteins (MAP), njihova naloga pa je je stabilizacija mikrotubulov. To dosežejo tako, da se na mikrotubule vežejo. Poleg tega predvidevajo, da imajo Tau proteini še eno nalogo. Sodelovali naj bi v kompleksu za uravnavanje vzdražnosti živčnih celic. Nefunkcionalnost Tau proteinov povezujejo z različnimi boleznimi, ki jih poznamo pod skupnim imenom tauopatije. V primeru Alzheimerjeve bolezni je Tau protein nefunkcionalen, zato ker je hiperfosforiliran, kar mu onemogoča vezavo na mikrotubule. Tau proteini zato tvorijo netopne agregate – nevrofibrilarne pentlje, ki najbrž povzročijo odmiranje živčnih celic. Pri iskanju učinkovin proti hiperfosforilaciji in agregaciji Tau proteina, so znanstveniki raziskali protein FKBP52. Ta protein ima več funkcij. Osredotočili so se predvsem na njegove šaperonske lastnosti. Ugotovili so, da se FKBP52 veže na hiperfosforiliran Tau protein, in tako prepreči agregacijo Tau proteina, ki je odgovorna za odmiranje nevronov.

== Ines Šterbal: LTP1 ==

Protein LTP1, izoliran iz ječmenovega zrna, spada v družino lipidnih prenašalnih proteinov (lipid transfer protein –LTP). Je dobro topen protein, ki se nahaja v alevronski plasti ječmenovega semena. Sestavljen je iz štirih heliksov, ki so povezani z disulfidnimi mostički. Ima dobro definiran C-terminalni konec. V razmerah in vivo je globularni protein, s stožčastim hidrofobnim jedrom, ki se razteza od enega konca molekule do drugega. Sposoben je vezati različne lipide, kot so maščobne kisline ali acetil-koencim A. LTP1 proteini so na površini aktivni proteini, so stabilni, denaturirajo šele okrog 100 °C. Vloga LTP1 proteina in vivo še ni znana. In vitro je glavni protein pri penjenju piva. Opravlja pa še številne druge funkcije, odvisno od tega, kateri ligand ima vezan. LTP1 proteini so verjetno vključeni v prenos lipidov preko membrane in celo v nastanek membrane, lahko bi imeli vlogo v transportu monomera Cutin, vlogo naj bi igrali tudi v obrambnem mehanizmu rastlin. Lipidi, ki so vezani na LTP1 bi naj imeli antibakterijsko aktivnost za bakterije in glive.
Vsi podatki kažejo, da so povezave med sladkorji in proteini, ki nastanejo kot produkt Milardove reakcije, prvi korak do nastanka pivovske pene. Kaže, da je kontrola glikacije LTP1 proteinov med slajenjem in varjenjem piva, nujna za optimalno penjenje piva.

== Mitja Crček: DSIP in spanje ==

Pred 2000 leti so ljudje verjeli, da postanemo zaspani zaradi nekakšnih želodčnih hlapov, ki gredo v možgane, se tam kondenzirajo, zamašijo pore in posledično povzročajo zaspanost. Kasneje so seveda ugotovili da temu ni tako, leta 1977 pa so odkrili majhne peptide, ki naj bi nas uspavali in jih poimenovali Delta Sleep-Inducing peptide (DSIP). DSIP je majhen peptid, sestavljen iz devetih aminokislinskih ostankov in maso 850 daltonov, prvič pa so ga odkrili pri zajcih. Sodeloval naj bi tako pri endokrini regulaciji kot pri fizioloških procesih (poveča učinkovitost oksidativne fosforilacije), pomembno vlogo pa naj bi imel tudi v medicini in pri zdravljenju bolezni. Ker naj bi podaljševal REM fazo, bi ga lahko uporabljali tudi kot dodatek pri zdravljenju alkoholizma ali ga dodajali antidepresivom in pomirjevalom, ki skrajšujejo REM fazo. Raziskave so spremljale tudi vpliv DSIP-ja na nespečnost. Ugotovili so, da DSIP rahlo povečuje kvaliteto spanja in skrajšuje latenco uspavanja, na trajanje budnosti in druge parametre pa ne vpliva, zato so si strokovnjaki enotni, da ima DSIP le rahle terapevtske učinke na nespečnost. Delovanje peptida pa še vedno ni povsem razjasnjeno in le želimo si lahko, da bodo novejše raziskave prinesle nove informacije, saj ima DSIP vsekakor velik potencial v medicini.

== Dominik Kert: FOXP2, govoreči protein ==

Ljudje in živali se razlikujejo. Za znanstvenike 19. stoletja je bilo zelo fascinantno to, da mi lahko govorimo, se sporazumevamo in pomnimo besede, medtem ko živali ne morejo. Ko se je pojavila družina KE na koncu 90. let prejšnjega stoletja, so znanstveniki ugotovili, da obstaja gen, ki kodira FOXP2. Družina KE je slovi po tem, da ima polovica njenih članov težave z govorom. Tako so ugotovili, da se mutacija prenaša avtosomno in dominantno. In verjetno na to vpliva mutacija FOXP2, FOXP2 protein pa je po vsej verjetnosti odločilen faktor pri govoru.
FOXP2 protein je sestavljen iz 715 aminokislin in spada med družino transkripcijskih faktorjev, ki se imenuje FOX (zaradi 'forkhead box' domene). Zanimivo je, da se ta gen razlikuje od gena opic (šimpanz, gorila, makaki) le za dve in od miši le za tri aminokisline. To se znanstvenikom zdi zelo zanimivo, ker je verjetno zaradi teh dve sprememb v aminokislinskem zaporedju prišlo do sprememb pri sporazumevanju. Zaradi teh dejstev so se naprej usmerili na to, ali je bil gen res pod vplivom naravne selekcije in ugotovili so, da je bil res.
FOXP2 na te spremembe vpliva v možganih, je pa prisoten tudi v pljučih, drobovju in srcu. Vendar njegova funkcija tam še ni znana.

== Petra Malavašič: Ureaza bakterije Helicobacter pylori ==

Bakterija Helicobacter pylori spada med patogene mikrobe. Znanstvenika Warren in Marshall sta leta 1987 odkrila to bakterijo ter ugotovila, da je s to bakterijo povezana razjeda na želodcu. Leta 2005 sta prejela Nobelovo nagrado. Že vsak drugi človek je okužen s to bakterijo. Naseljena je na želodčni sluznici in povzroča kronično vnetje želodčne sluznice. Bakterija se lahko naseli in se razmnožuje v prisotnosti želodčne kisline, kjer je pH okoli 2. Posebni obrambni mehanizmi omogočajo bakteriji, da lahko preživi v kislem okolju. Encim ureaza je pri tem najpomembnejši. Ureaza je encim, ki katalizira hidrolizo uree, pri čemer nastane amoniak, ki se v končni fazi veže z molekulami vode v amonijev hidroksid, ki poveča pH v neposredni okolici bakterije. Encim ureaza se nahaja v citoplazmi bakterijske celice in na njeni površini. Sam encim je zgrajen zelo kompleksno in omogoča bakteriji preživetje. Posebna kompleksna zgradba encima onemogoči, da bi kislina želodčnega soka denaturirala encim. Encim sestavljata dva kompleksa (αβ) štirih prostorsko razporejenih (αβ)3 enot.

== Matevž Merljak: CEM15, VIF in infektivnost retrovirusov ==

Ena izmed komponent obrambnega mehanizma pred retrovirusi v nekaterih človeških celicah je citidinska deaminaza CEM15 (APOBEC3G). V celicah, ki jo izražajo, se retrovirusi brez posebnega proteina (VIF, “viral infectivity factor”) ne morejo uspešno množiti, zato takim celicam pravimo “nepermisivne” celice.

CEM15 deluje tako, da med procesom reverzne transkripcije v novonastali “minus” DNA verigi številne citidinske baze pretvori v uridinske, ter s tem povzroči tako zmanjšano obstojnost z uracilom bogate DNA verige, kot tudi zamenjave gvanozinskih baz z adenozinskimi v kodirajoči (“plus”) verigi DNA. Čeprav takšna hipermutacija za nadaljno infektivnost virusa ni vedno usodna (torej lahko tako mutirana DNA v nekaterih primerih še vedno tvori funkcionalne viruse), je običajno dovolj obsežna, da onemogoči uspešno reprodukcijo virusa.

Raziskave kažejo, da CEM15 ne napade nastajajoče DNA kot lasten celični odgovor na infekcijo, pač pa se med izgradnjo novih virusov vgradi v le-te ter po infekciji nove celice povzroči omenjene spremembe v nastajajoči DNA verigi.

Že omenjen faktor VIF izhaja iz virusa HIV-1, ki primarno napada sicer nepermisivne limfocite T. Naloga VIF je preprečitev vgradnje CEM15 v nastajajoče viruse, to pa doseže tako z oteževanjem njene translacije, kot tudi z indukcijo razgradnje CEM15 v proteasomu.

== Eva Knapič: TSH3 - Kaj novorojenčkom omogoča zadihati? ==

Kaj novorojenčkom omogoča zadihati? Raziskave so pokazale, da ima eno izmed vodilnih vlog pri začetku dihanja protein teashirt homolog 3 (TSH3). To je protein, ki ga uvrščamo med transkripcijske faktorje. Po strukturi spada v družino cinkovih prstov, kjer so sekundarne strukture koordinirane s cinkovim ionom. TSH3 ima pet tako urejenih struktur in vse spadajo v Cys2His2 skupino – cinkov ion koordinira dva cisteinska in dva histidinska ostanka ßßα podenote.
Organizem brez zapisa za teashirt 3 protein se v času embrionalnega razvoja navidezno ne razlikuje od organizmov, ki ta zapis imajo. Vendar so podrobnejše raziskave pokazale, da se brez prisotnosti proteina teashirt 3 dokončno ne oblikujejo pljučni mešički, ki so funkcionalna enota pljuč, saj tam poteka izmenjava plinov. Odsotnost proteina povzroča povečano apoptozo nevronov motoričnega jedra v možganskem deblu, s tem so proteinu pripisali zmožnost inhibicije apoptoze nevronov. Prav tako so nezmožnost odziva organizma na pH spremembe okolja pripisali pomanjkanju proteina TSH3.
Iz vseh teh pomanjkljivostih, ki jih povzroča TSH3 so raziskovalci prišli do zaključka, da novorojenček brez zapisa za protein ni zmožen zadihati, ker ni sposoben odziva na spremembo okolja, predvsem pH in tako ne more vzdrževati homeostaze, ki je potreba na preživetje.

== Tjaša Goričan: Vpliv Nogo proteina na regeneracijo živčnega sistema ==

Nevroni vsebujejo mielin, ki je sestavni del mielinske ovojnice aksona in ima nalogo zagotavljanja stalnega prenosa električnih signalov. Poleg tega pa mu je dodeljena tudi nenavadna lastnost. Vsebuje namreč proteine Nogo-A, ki delujejo kot inhibirotji za rast poškodovanih aksonov. Posledično se diferencirani nevroni niso sposobni deliti. Problem se pojavi pri poškodbi živčnega sistema, saj se ni sposoben regenerirati. Bolezni, ki so povezane s poškodbami živčevja so: Poškodbe hrbtenjače, Alzheimerjeva bolezen, možganska kap, shizofrenija itd.

Nogo-A protein spada v družino proteinov retikulonov in je ena od oblik Nogo proteinov. Je transmembranski protein, ki se z domeno Nogo-66 uspešno veže na receptor in povzroči razgradnjo mikrotubulov v aksonu, kar privede do preureditve citoskeleta in posledično zaustavitve rasti aksona. Največ Nogo-A se nahaja na oligodendrocitih. Oligodendrociti so celice, ki spadajo med nevroglio in tvorijo mielinski ovoj nevronov v centralnem živčnem sistemu. Veliko več ga najdemo v centralnem živčnem sistemu v primerjavi s perifernim.

Čeprav je še veliko neznanega na področju živčnega sistema, je znanost že dosegla uspehe glede boja proti boleznimi, povezanimi z regeneracijo živčnega sistema. S protitelesi se da inhibirati protein Nogo-A in s tem preprečiti inhibicijo rasti poškodovanih nevronov.

== Marko Radojković: Fluoroscentni proteini in njihova uporaba v živčnem sistemu ==

Fluoroscentni proteini so členi družine homologih proteinov, ki se delijo skupno lastnost da svetlijo zaradi formiranja kromoforma znotraj lastnega polipeptidnega zaporedja. Prvi odkrit takšen protein je bil zeleni fluoroscentni protein ali GFP. Od tedaj do danes so kreirani različni mutanti, ki žarijo skoraj vse barve človeškega vidnega spektra. Izkazalo se je da so zelo uporabni v mnogih bioloških disciplinah, predvsem pa so popularni v spremljanju dinamike proteinov, genske ekspresije, in tudi posledično na viši ravni, dinamike organelov ter gibanja celic znotraj tkiva.

Ne tako dolgo nazaj, tim znanstvenikov je uspel skombinirati različne barvne variante GFP-ja s sofisticiranim Cre/Lox sistemom genske rekombinacije in tako omogočil njihovo izražanje v samih možganih. Tale tehnika omogoča da se vsaki posamezni nevron obarva drugače in tako loči od sosednjih, kar omogoča detajlno analizo živčnega vezja. Brainbow strategija, kakor so jo poimenovali, daje upanje znanstvenikom da z ustvarjanem celotnega ''zemljevida'' možganov, lahko izpeljejo pomembne
informacije o nevronskih povezavah in njihov nadaljni vpliv na vedenje in delovanje organizma.

== Tamara Marić: MikroRNA ==
MikroRNA je mala molekula, ki je prepisana z DNA na tak način kot mRNA. Zapis za miRNA se lahko nahaja v intronskih regijah, kodirajočih ali nekodirajočih genov. Osnovna funkcija je utišanje genov na nivoju sinteze proteinov. Da pa lahko opravi svojo nalogo mora dozoreti. Biogeneza miRNA se začne v samem jedru, kjer se 1000 nukleotidov dolg transkript s pomočjo encimskega kompleksa (Drosha-DGCR8)skrajša na 60-70 nukleotidov dolg pre-miRNA.Z eksportinom-5 se prenese iz jedra v citoplazmo do naslednjega kompleksa. Dicer veže pre-miRNA in jo skrajša na 22 nukleotidov. Nastane miRNA dupleks. Ena izmed verig prevzame vodilno funkcijo in se vmesti v kompleks istega encima v povezavi z drugimi proteini. Kompleks pripelje do komplamentarne verige mRNA in povzroči translacijsko represijo. Znanstveniki se ukvarjajo predvsem z vprašanjem,kako se miRNA izraža v številnih boleznih. Natančneje sem si pogledala proces resorpcije in obnove kosti in kako miRNA vpliva na regulacijo teh dveh procesov.

== Maja Remškar: Okulokutani albinizem tipa II in P protein ==

Melanin je pigment, ki je nujno potreben za zaščito kože pred pripekajočim soncem ter za normalno delovanje oči. Glavna sestavina za njegovo sintezo je aminokislina tirozin, ki je osnova evmelanina (črni pigment), ob dodatku cisteina pa dobimo še feomelanin (rdeče-rumen). Za običajno delovanje biosinteze melanina je potrebno kislo okolje v melanosomih, kjer se sinteza izvaja. Za vzdrževanje kislosti sta potrebna dva proteina – anionski kanalček in ATP črpalka. Anioni tu delujejo kot vaba za protone, kjučne za kisel pH. P protein naj bi deloval kot anionski transporter. Torej v njegovi odsotnosti v melanosom ne morejo dostopati anioni in posledično se v celico ne prečrpavajo protoni, kar pomeni da ni kislega pH ugodnega za sintezo melanina.
Okulokutani albinizem tipa II ali OCA2 nastane zaradi pomanjkanja količine melanina v očeh, koži in laseh. Za kožo to pomeni večjo občutljivost na UV žarke in povečano možnost za kožnega raka. Zaradi nepigmentiranih optičnih vlaken pa se pojavijo še težave z očmi, kot so škiljenje, fotofobija, nistagmus, degeneracija rumene pege, pride pa tudi do izgube biokularnega vida. OCA2 je dedna bolezen, ki se deduje recesivno. Človek le z enim okvarjenim alelom je torej prenašalec gena. Ugotovili so, da OCA2 povzroča mutacija gena P, in sicer najpogostejša je delecija 7 eksona.

== Ana Remžgar: Bacillus subtilis ==

Bacillus subtilis je grampozitivna paličasta bakterija. Ko ima v okolju dovolj hranil, se simetrično deli in vegetativno raste. Ko pa v okolju začne hranil primanjkovati, B. subtilis uvede različne mehanizme, da lahko preživi. Del populacije postane kompetenten in sprejme tujo DNA. Del populacije pa s pomočjo zapletenega sistema aktivacije proteina Spo0A vstopi v proces sporulacije. Sporulacija je počasen in energijsko potraten postopek, ki traja v idelanih razmerah vsaj 7 ur. Na koncu nastane spora, ki lahko preživi tudi več desetletji v neugodnih življenjskih razmerah. Ko celica vstopi v cikel sporulacije, začne v okolje izločati razne toksične snovi, med njimi sta najbolj učinkovita Skf in Sdp. Ko celica izloči ti dva proteina v okolje, ubije sosednje bakterijske celice Bacillis subtilisa. Zaradi njunih lasnosti, ta dva proteina pogosto zato imenujemo kanibalistična faktorja. Vendar mora celica paziti, da pri tem ne ubije še sebe. Pri tem ji pomaga medmembranski protein SdpI.
Bakterija Bacillus subtilis si tako s kanibalizmom pomaga, da celice ki vstopajo v sporulacijo dobijo dovolj hranil za dokončanje spore.

== Tina Gregorič: Grelin - hormon lakote ==

Občutek lakote je odvisen od številnih dejavnikov, med katere spadajo telesna sestava in teža, vrsta hrane, ki jo vsak dan uživamo, količina spanja in psihološki dejavniki. Večina ljudi postane lačnih, ko je čas za obrok: zajtrk, kosilo, malica, večerja. Znanstveniki so leta 1999 odkrili hormon, ki sodeluje pri nastanku lakote in poveča apetit. Imenuje se grelin, ki je poznan tudi pod imenom hormon lakote. Gen, ki kodira transkripcijo grelina, je sestavljen iz 117 aminokislin in se ob aktivaciji razcepi na 5 manjših podenot, med katerimi sta najpomembnejša grelin in obestatin. Grelin je sprva neaktiven hormon, sestavljen iz 28 aminokislin. Po esterifikaciji na serinu (Ser3) postane aktiven. Sprosti se v kri in po krvi potuje do hipofize v možganih, kjer se nahajajo grelinski receptorji, imenovani GHRS-1a receptorji. Natančna vezava grelina na receptor zaenkrat še ni znana. Grelin ni edini hormon, ki vpliva na to, kdaj nas bo zajela želja po hranjenju in kdaj nas bo minila. V telesu imamo več kot 40 snovi, ki spodbujajo in zavirajo občutek lakote. Odkritje grelina in raziskovanje njegove vloge v človeškem metabolizmu je odprlo vrata številnim raziskavam in študijam na področju debelosti in motenj, ki so povezane s prehranjevanjem. Hormon grelin je povezan z različnimi obolenji kot so anoreksija, kahesija, SW sindrom in na koncu tudi prekomerna telesna teža, vendar se njegova funkcija od bolezni do bolezni spreminja.

== Andreja Bratovš: Bolečina in njen receptor - TRPA1 ==

Ko začutimo bolečino, je to ponavadi znak, da lahko pride ali pa je že prišlo do poškodbe na ali v našem telesu – opozorilo za nas, naj ukrepamo. V zaznavanje bolečine je vpletenih veliko zapletenih mehanizmov, eno zanimivejših odkritij pa je gotovo receptor TRPA1. TRPA1 je receptorski ionski kanalček, prepusten za različne katione. Aktivirajo ga različni dražljaji: nizka temperatura, oksidativni stres in različne dražilne snovi. Med kemijskimi aktivatorji so zanimivi predvsem: alil izotiocianat (snov, ki daje pekoč okus gorčici, hrenu in wasabiju), alicin (spojina iz česna) ter akrolein (sestavina solzivca). Zanimivo je, da aktivacija TRPA1 poteka preko kovalentne vezave liganda na receptor.
TRPA1 se nahaja v nociceptorjih – to so prosti živčni končiči, ki zaznavajo bolečino – njegova funkcija pa je zaznavanje bolečine, ki jo povzročijo prej navedeni dražljaji. Udeležen je tudi pri občutenju bolečine pri vnetju tkiva, kjer deluje v povezavi z bradikininom – mediatorjem vnetja.
TRPA1 in tudi drugi TRP kanalčki so zanimive tarče za nove vrste analgetikov. Cilj novih zdravil je delovanje le na začetek poti prenosa bolečine in ne centralno na ves živčni sistem, kot je značilno za dosedanja zdravila proti bolečinam. Tako delovanje bi namreč zmanjšalo stranske učinke pri jemanju analgetikov, kot so na primer omotičnost in zaspanost.

BIO2 Seminar 2011

2011-10-12T21:18:12Z

AndrejaBratovs: /* Seznam seminarjev */

= Biokemijski seminar =

Seminarje vodi doc. dr. Gregor Gunčar in so na urniku vsako sredo in petek po eni uri predavanj iz Biokemije.

Ocena seminarjev predstavlja 30% končne ocene in vsebuje vse točke, ki jih študent/ka lahko zbere pri seminarju in ostalih dejavnostih, ki niso del pisnega izpita.

== Seznam seminarjev ==
Vpišite svoj izbrani naslov!!!
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent2'''
|-
| Ula Štok||Tipping the mind||17.10.11||19.10.11||21.10.11||||
|-
| Maša Mirković||The twisted way of things||17.10.11||19.10.11||21.10.11||||
|-
| Sara Draščič||On the spur of a whim||17.10.11||19.10.11||21.10.11||||
|-
| Katra Koman||Protein of the 20th century||18.10.11||23.10.11||26.10.11||||
|-
| Iza Ogris||Love,love, love...||21.10.11||25.10.11||28.10.11||||
|-
| Ana Dolinar||The juice of life||21.10.11||25.10.11||28.10.11||||
|-
| Urška Rauter||A green glow||21.10.11||25.10.11||28.10.11||||
|-
| Taja Karner||Throb||21.10.11||26.10.11||02.11.11||||
|-
| Rok Štemberger||Forbidden fruit||21.10.11||28.10.11||04.11.11||||
|-
| Maša Mohar||The tenuous nature of sex||21.10.11||28.10.11||04.11.11||||
|-
| Veronika Jarc||Our hollow architecture||21.10.11||28.10.11||04.11.11||||
|-
| Mirjam Kmetič||Mint condition||26.10.11||02.11.11||09.11.11||||
|-
| Janez Meden||The Japanese Horseshoe Crab and Deafness
||28.10.11||04.11.11||11.11.11||||
|-
| Tjaša Flis||Naslov seminarja||28.10.11||04.11.11||11.11.11||||
|-
| Sandi Botonjić||Naslov seminarja||28.10.11||04.11.11||11.11.11||||
|-
| Kaja Javoršek||Naslov seminarja||02.11.11||09.11.11||16.11.11||||
|-
| Rok Vene||Naslov seminarja||04.11.11||11.11.11||18.11.11||||
|-
| Ines Šterbal||Naslov seminarja||04.11.11||11.11.11||18.11.11||||
|-
| Matja Zalar||Do it yourself||04.11.11||11.11.11||18.11.11||||
|-
| Matevž Ambrožič||Naslov seminarja||09.11.11||16.11.11||23.11.11||||
|-
| Matevž Merljak||Naslov seminarja||11.11.11||18.11.11||25.11.11||||
|-
| Mitja Crček||Naslov seminarja||11.11.11||18.11.11||25.11.11||||
|-
| Dominik Kert||Naslov seminarja||11.11.11||18.11.11||25.11.11||||
|-
| Petra Malavašič||Going unnoticed||16.11.11||23.11.11||30.11.11||||
|-
| Eva Knapič||Life's first breath||18.11.11||25.11.11||02.12.11||||
|-
| Marko Radojković||Paint my thoughts||18.11.11||25.11.11||02.12.11||||
|-
| Tjaša Goričan||Nerve regrowth: nipped by a no-go||18.11.11||25.11.11||02.12.11||||
|-
| Tina Gregorič||Gut feelings||23.11.11||30.11.11||07.12.11||||
|-
| Tamara Marić||The dark side of RNA||25.11.11||02.12.11||09.12.11||||
|-
| Ana Remžgar||Naslov seminarja||25.11.11||02.12.11||09.12.11||||
|-
| Maja Remškar||Questioning Colour||25.11.11||02.12.11||09.12.11||||
|-
| Andreja Bratovš||The power behind pain||30.11.11||07.12.11||14.12.11||||
|-
| Urška Navodnik||Darwin's dessert||02.12.11||09.12.11||16.12.11||||
|-
| Jernej Mustar||Silent pain||02.12.11||09.12.11||16.12.11||||
|-
| Ines Kerin||A queen's dinner||02.12.11||09.12.11||16.12.11||||
|-
| Alja Zottel||Sleepless nights||07.12.11||14.12.11||21.12.11||||
|-
| Alenka Mikuž||Molecular chastity||09.12.11||16.12.11||23.12.11||||
|-
| Maja Grdadolnik||Ear of Stone||09.12.11||16.12.11||23.12.11||||
|-
| Jana Verbančič||Hidden power||09.12.11||16.12.11||23.12.11||||
|-
| Petra Gorečan||Naslov seminarja||14.12.11||21.12.11||04.01.12||||
|-
| Karmen Hrovat||Naslov seminarja||16.12.11||23.12.11||06.01.12||||
|-
| Andrej Vrankar||The things we forget||16.12.11||23.12.11||06.01.12||||
|-
| Teja Banič||Cool news||16.12.11||23.12.11||06.01.12||||
|-
| Špela Pohleven||The making of crooked||21.12.11||04.01.12||11.01.12||||
|-
| Sabina Mavretič ||A short story||23.12.11||06.01.12||13.01.12||||
|-
| Karmen Belšak ||Another dark horse||23.12.11||06.01.12||13.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||23.12.11||06.01.12||13.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||04.01.12||11.01.12||18.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|}

== Gradivo za seminarje ==
NOVO Gradivo za predavanja in seminarje najdete na http://bio.ijs.si/~zajec/bio2/
username: bio2
password: samozame

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o enem od proteinov opisanih v [http://web.expasy.org/spotlight/back_issues/2011/ ProteinSpotlight] Poiskati morate vsaj še tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo!
V seminarsko nalogo mora biti vključeno:
* sekvenca proteina in SwissProt oznaka proteina
* slika strukture proteina (če je le-ta znana), ki jo naredite sami s programom Pymol. Če struktura še ni znana, vključite sliko proteina, ki je vašemu najbolj podoben po sekvenci in katerega struktura je znana
* poiskati morate, na katerem kromosomu se v človeškem genu nahaja ta protein in narisati shematsko sliko gena (eksonov in intronov) tega proteina. Če protein ni človeškega izvora, poiščite protein, ki je vašemu najbolj podoben in vse navedeno opišite za ta protein.

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2011|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah, besedilo naj vsebuje sliko strukture proteina, ki jo sami narišete s programom PyMol - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-9 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi; važno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed), vsebovati mora najmanj tri slike. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko.
* Natisnjen seminar oddajte dva tedna pred predstavitvijo vsakemu od recenzentov (docentu ga pošljite po e-pošti v formatu .doc ali .docx).
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20-30 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.
* Na dan predstavitve morate docentu oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku!

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://spreadsheets.google.com/viewform?hl=en&formkey=dE1aOFU1aE1iMlBrNEJzLTRGeTdWZXc6MQ#gid=0 recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://spreadsheets.google.com/viewform?hl=en&formkey=dDlsbDlnclNrc3dIS2otRFdxUEFTNnc6MQ#gid=0 mnenje] najkasneje v treh dneh po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne).

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

BIO2 Seminar 2011

2011-10-09T19:13:40Z

AndrejaBratovs: /* Seznam seminarjev - datumi še niso dokončni, listka na katerem imam napisano kdaj kdo ne more nimam doma in bom to popravil v ponedeljek */

= Biokemijski seminar =

Seminarje vodi doc. dr. Gregor Gunčar in so na urniku vsako sredo in petek po eni uri predavanj iz Biokemije.

Ocena seminarjev predstavlja 30% končne ocene in vsebuje vse točke, ki jih študent/ka lahko zbere pri seminarju in ostalih dejavnostih, ki niso del pisnega izpita.

== Seznam seminarjev - datumi še niso dokončni, listka na katerem imam napisano kdaj kdo ne more nimam doma in bom to popravil v ponedeljek==
Vpišite svoj izbrani naslov!!!
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent2'''
|-
| Ula Štok||Tipping the mind||17.10.11||19.10.11||21.10.11||||
|-
| Maša Mirković||Naslov seminarja||17.10.11||19.10.11||21.10.11||||
|-
| Sara Draščič||On the spur of a whim||17.10.11||19.10.11||21.10.11||||
|-
| Katra Koman||Naslov seminarja||18.10.11||23.10.11||26.10.11||||
|-
| Iza Ogris||Naslov seminarja||21.10.11||25.10.11||28.10.11||||
|-
| Ana Remžgar||Naslov seminarja||21.10.11||25.10.11||28.10.11||||
|-
| Urška Rauter||Naslov seminarja||21.10.11||25.10.11||28.10.11||||
|-
| Taja Karner||Throb||21.10.11||26.10.11||02.11.11||||
|-
| Rok Štemberger||Forbidden fruit||21.10.11||28.10.11||04.11.11||||
|-
| Maša Mohar||The tenuous nature of sex||21.10.11||28.10.11||04.11.11||||
|-
| Veronika Jarc||Our hollow architecture||21.10.11||28.10.11||04.11.11||||
|-
| Mirjam Kmetič||Naslov seminarja||26.10.11||02.11.11||09.11.11||||
|-
| Janez Meden||Naslov seminarja||28.10.11||04.11.11||11.11.11||||
|-
| Tjaša Flis||Naslov seminarja||28.10.11||04.11.11||11.11.11||||
|-
| Sandi Botonjić||Naslov seminarja||28.10.11||04.11.11||11.11.11||||
|-
| Kaja Javoršek||Naslov seminarja||02.11.11||09.11.11||16.11.11||||
|-
| Rok Vene||Naslov seminarja||04.11.11||11.11.11||18.11.11||||
|-
| Ines Šterbal||Naslov seminarja||04.11.11||11.11.11||18.11.11||||
|-
| Andreja Bratovš||The power behind pain||04.11.11||11.11.11||18.11.11||||
|-
| Matevž Ambrožič||Naslov seminarja||09.11.11||16.11.11||23.11.11||||
|-
| Matevž Merljak||Naslov seminarja||11.11.11||18.11.11||25.11.11||||
|-
| Mitja Crček||Naslov seminarja||11.11.11||18.11.11||25.11.11||||
|-
| Dominik Kert||Naslov seminarja||11.11.11||18.11.11||25.11.11||||
|-
| Petra Malavašič||Going unnoticed||16.11.11||23.11.11||30.11.11||||
|-
| Eva Knapič||Life's first breath||18.11.11||25.11.11||02.12.11||||
|-
| Marko Radojković||Naslov seminarja||18.11.11||25.11.11||02.12.11||||
|-
| Tjaša Goričan||Nerve regrowth: nipped by a no-go||18.11.11||25.11.11||02.12.11||||
|-
| Tina Gregorič||Naslov seminarja||23.11.11||30.11.11||07.12.11||||
|-
| Tamara Marić||The dark side of RNA||25.11.11||02.12.11||09.12.11||||
|-
| Ana Dolinar||The juice of life||25.11.11||02.12.11||09.12.11||||
|-
| Maja Remškar||Naslov seminarja||25.11.11||02.12.11||09.12.11||||
|-
| Matja Zalar||Naslov seminarja||30.11.11||07.12.11||14.12.11||||
|-
| Urška Navodnik||Naslov seminarja||02.12.11||09.12.11||16.12.11||||
|-
| Jernej Mustar||Silent pain||02.12.11||09.12.11||16.12.11||||
|-
| Ines Kerin||A queen's dinner||02.12.11||09.12.11||16.12.11||||
|-
| Alja Zottel||Sleepless nights||07.12.11||14.12.11||21.12.11||||
|-
| Alenka Mikuž||Molecular chastity||09.12.11||16.12.11||23.12.11||||
|-
| Maja Grdadolnik||Ear of Stone||09.12.11||16.12.11||23.12.11||||
|-
| Jana Verbančič||Hidden power||09.12.11||16.12.11||23.12.11||||
|-
| Petra Gorečan||Naslov seminarja||14.12.11||21.12.11||04.01.12||||
|-
| Karmen Hrovat||Naslov seminarja||16.12.11||23.12.11||06.01.12||||
|-
| Andrej Vrankar||The things we forget||16.12.11||23.12.11||06.01.12||||
|-
| Teja Banič||Cool news||16.12.11||23.12.11||06.01.12||||
|-
| Špela Pohleven||Naslov seminarja||21.12.11||04.01.12||11.01.12||||
|-
| Sabina Mavretič ||A short story||23.12.11||06.01.12||13.01.12||||
|-
| Karmen Belšak ||Another dark horse||23.12.11||06.01.12||13.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||23.12.11||06.01.12||13.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||04.01.12||11.01.12||18.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|-
| Ime in priimek ||Naslov seminarja||06.01.12||13.01.12||20.01.12||||
|}

== Gradivo za seminarje ==
Gradivo za predavanja in seminarje najdete na http://bio.ijs.si/~zajec/bio2/
username: bio2
password: samozame

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o enem od proteinov opisanih v [http://web.expasy.org/spotlight/back_issues/2011/ ProteinSpotlight] Poiskati morate vsaj še tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo!
V seminarsko nalogo mora biti vključeno:
* sekvenca proteina in SwissProt oznaka proteina
* slika strukture proteina (če je le-ta znana), ki jo naredite sami s programom Pymol. Če struktura še ni znana, vključite sliko proteina, ki je vašemu najbolj podoben po sekvenci in katerega struktura je znana
* poiskati morate, na katerem kromosomu se v človeškem genu nahaja ta protein in narisati shematsko sliko gena (eksonov in intronov) tega proteina. Če protein ni človeškega izvora, poiščite protein, ki je vašemu najbolj podoben in vse navedeno opišite za ta protein.

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2011|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah, besedilo naj vsebuje sliko strukture proteina, ki jo sami narišete s programom PyMol - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-9 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi; važno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed), vsebovati mora najmanj tri slike. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko.
* Natisnjen seminar oddajte dva tedna pred predstavitvijo vsakemu od recenzentov (docentu ga pošljite po e-pošti v formatu .doc ali .docx).
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20-30 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.
* Na dan predstavitve morate docentu oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku!

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://spreadsheets.google.com/viewform?hl=en&formkey=dE1aOFU1aE1iMlBrNEJzLTRGeTdWZXc6MQ#gid=0 recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://spreadsheets.google.com/viewform?hl=en&formkey=dDlsbDlnclNrc3dIS2otRFdxUEFTNnc6MQ#gid=0 mnenje] najkasneje v treh dneh po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne).

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

BIO1 Povzetki seminarjev 2011

2011-03-28T17:11:31Z

AndrejaBratovs:

== Alja Zottel: Vloga imunskega sistema pri nastanku ateroskleroze ==
Glavni vzrok nastanka ateroskleroze je imunski odgovor na lipoproteine majhne gostote oz LDL, ki se kopiči pod endotelom arterijskih žil. Apolipoprotein B100, ki je komponenta LDL, se veže na proteoglikane zunajceličnega matriksa in se pod vplivom različnih radikalov oksidira. OxLDL nato aktivira endotelijske celice, da začnejo proizvajati adhezijske beljakovine, kot sta E-selektin in VCAM-1. Te beljakovine skupaj s kemokini povlečejo monocite, T limfocite in in dendritske celice v endotelijsko plast žile. Monociti se nato pod vplivom M-CSF citokina diferencirajo v makrofage. Makrofagi nato začnejo proizvajati odstranjevalne receptorje. Ti tako lahko prepoznajo oxLDL in ga z endocitozo vsrkajo. Makrofagi se zato napihnejo in spremenijo v »foam cell«. Te celice so najštevilčnejše celice v aterosklerotskih plakih. Dejavniki, ki pospešujejo nastanej ateroskleroze so signalni proteini PRR, T levkociti in proteini CRP. T celice pomagalke izločajo interferon gama, ki privlači monocite. Protein CRP se veže na navadni LDL in tako ga lahko makrofagi, ki imajo receptorje za CRP vsrkajo. Dejavniki, ki preprečujejo nastanek ateroskleroze so B limfociti in protein PPAR. PPAR je receptorski protein oz. transkripcijski faktor, ki preprečuje nastanek »foam cell« celic in vsrkavanje LDL v makrofage. Preprečuje tudi razvoj T celic in povečuje količino HDL v krvi.

== Veronika Jarc: Hepatitis C ==
Hepatitis C(HCV) je nalezljiva bolezen, ki napade ljudi, šimpanze ter nekatere majhne modelne živali. HCV spada med RNA viruse z ovojnico.Razvrščen pa je v rod hepacivirus ter družino flaviviridae. Sestavljen je iz 6 genotipov (1-6), ki se razlikujejo v nukleotidni sekvenci od 30-35%, sedmega pa so odkrili leta 2008 (Gottwein et al., 2008). HCV vsebuje pozitiven trak gena (9,6 kb), ki je sestavljen iz 5´-NCR( non-coding region), 3´- NCR in IRES( internal ribosome entry side). IRES vsebuje odprto bralno ogrodje, ki šifrira strukturne in ne strukturne proteine. Med strukturne proteine spadajo proteinsko jedro, virusna RNA ter dva glikoproteina E1 in E2. Sestavni deli ne strukturnih proteinov pa so hidrofoben protein p7, NS2-3 proteaza, NS3 serin proteaza, NS4A polipeptid, NS4B protein, NS5A protein in NS5B RNA odvisna RNA polimeraza (RdRp).
S pomočjo različnih odkritij, kot so HCVpp(sestavljen iz lipidne ovojnice z E1-E2 proteini, na retrovirusni nukleokapsidi), izoliranje kloniranega gena 2a ter s pomočjo tega gena HCVcc( cell-culture produced HCV), so znanstveniki začeli preučevati življenski cikel in celično strukturo hepatitisa C. To so dosegli z preučevanjem različnih eksperimentalnih modelov kot so imunski odzivi, NK celice in dendritske celice.
Poznamo tudi proteine, ki jih HCv sreča v hepatocitski celici in ti so in tegrin RGE/RGD, LDL receptor, HDL receptor, klaudin okludin in tetraspanin CD81.

== Matja Zalar: Protein p53 ==
Protein p53, včasih imenovan tudi varuh genoma, kodira gen TP53 na sedemnajstem kromosomu. Je eden izmed tako imenovanih tumor-supresorskih proteinov, ki, kot to sporoča že samo ime, zavirajo nastanek in rast tumorjev. Na področju razumevanja delovanja, vloge in strukture proteina p53 in njegovih mutantov se izvaja veliko raziskav. Trenutno je p53 najbolj raziskan tumor-supresorski protein, še zdaleč pa ni edini. Gre za protein, ki se kopiči v jedru in z vezavo na DNA v obliki teramera nadzoruje in regulira procese kot so apoptoza, zaustavitev celičnega cikla in popravljanje poškodovane DNA. Za raziskovalce je še posebno zanimiv zaradi dejstva, da v nemutirani obliki zavira nastanek in rast tumojev, njegove GOF mutirane oblike pa pripomorejo k nenadzorovani delitvi celic in nastanku rakastih tkiv. Veliko raziskav se ukvarjaja z iskanjem snovi, ki bi obnovile osnovno obliko p53, oziroma uničile mutantske oblike p53 v rakastih celicah ter s tem uničile tumor. To pa bi lahko bistveno izboljšalo tehnike zdravljenja rakavih obolenj in odziv človeškega organizma na ta zdravljenja. Odkrili so že kar nekaj takšnih snovi (RITA, PRIMA, nutlin3), ki pa jih še vedno testirajo in še niso v redni uporabi pri zdravljenju rakavih obolenj.

== Andrej Vrankar: Androgena alopecija ==
Na podlagi raziskav, ki so jih znanstveniki izvedli na celičnih vzorcih posameznikov z androgeno alopecijo, so ugotovili, da je bila domneva, da je za nastanek AGA kriv propad matičnih celic v lasnem mešičku oziroma, propad samega lasnega mešička napačna. Raziskave so pokazale ravno nasprotno in sicer, da se matične celice tudi v plešastem lasišču posameznika z AGA ohranjajo in da lasni mešički ne propadejo, vendar se le zelo skrčijo. So pa ugotovili, da se število celic imenovanih predniške celice v plešastem lasišču močno zmanjša, kar je eden od glavnih vzrokov za nastanek AGA, saj so prav predniške celice tiste, ki so zaslužene za rast las. Čeprav se dednost smatra kot glavni vzrok za nastanek AGA, pa tudi hormoni igrajo pomembno vlogo. Pri moških je to moški hormon testosteron, ki se s pomočjo encima 5-α-reduktaze v lasno mešičnih celicah pretvarja v svojo bolj aktivno obliko dihidrotestosteron (DHT). Ta se se nato s posebno vezjo veže na androgene receptorje v lasnih mešičkih, kar sproži posebne procese, ki skrajšajo anageno fazo celičnega cikla. Zaradi skrajšanja te faze las prej prestopi v telogeno fazo in izpade. Kako občutljivi so lasni mešički na androgene pa je seveda gensko pogojeno.

== Sandi Botonjić: Tioredoksinu podoben protein (TXNL2) ščiti kancerogene celice pred oksidativnim stresom ==
Kisikovi radikali, ki povzročajo oksidativni stres lahko v skrajnem primeru poškodujejo DNA in tako povzročijo nenadzorovano delitev celic, kar pomeni nastanek raka v organizmu. Hkrati pa je raven kisikovih radikalov v rakastih celicah višja, kot v zdravih, in sicer zaradi onkogenih stimulacij, povečane presnovne aktivnosti ter okvare mitohondrijev. Toda rakave celice imajo, kot protiutež tudi močan antioksidantni mehanizem s katerim zavirajo programirano celično smrt.

Raziskovalci so tekom analiziranja večih tkiv, ki so obolela z različnimi vrstami raka ugotovili, da je pri vseh povečana raven [http://www.thesgc.org/structures/structure_images/2WZ9_400x400.png tioredoksinu podobnega proteina - TXNL2]. Zatem so izvajali poskuse na miših tako, da so jim vbrizgali kancerogene eritrocite in ko so se pojavili simptomi tumorja – so jim vbrizgali še protein TXNL2. Ugotovili so, da protein TXNL2 zavira rast rakavih celic. Proučevali so tudi vpliv proteina TXNL2 v mišjih zarodkih. Prišli so do zaključka, da protein TXNL2 regulira raven kisikovih radikalov tako pri živečih organizmih, kot med embriogenezo.

Znanstveniki so prepričani, da je protein TXNL2 potencialna tarča bioloških zdravil v prihodnosti. Namreč monoklonska protitelesa (med katere spade tudi TXNL2) za zdravljenje raka z vezavo na receptorje za rastne dejavnike blokirajo celično rast in diferenciacijo ter tako zaustavijo rast tumorja. Zaustavijo lahko tudi rast tumorskega ožilja in s tem posredno onemogočajo rast tumorjev in metastaziranje. Med mehanizme delovanja monoklonskih protiteles, spada tudi ciljanje drugih efektorskih molekul na mesta delovanja - kot so npr. kisikovi radikali. Raziskave so potrdile, da to velja tudi za protein TXNL2.

== Ana Dolinar: Prilagojena ali prilagodljiva imunost? Primer naravnih celic ubijalk ==
Naravne celice ubijalke (NK celice) so vrsta levkocitov. V človeškem telesu so zadolžene za uničevanje patogenih organizmov s pomočjo za celice strupenih snovi. Na površini imajo pet skupin receptorjev: aktivacijske, inhibitorne, kemotaksične in citokine ter adhezijske receptorje.

Njihova aktivacija je odvisna od vezave ligandov na površinske receptorje NK celice. Če je vezanih več inhibitornih ligandov kot aktivacijskih, potem se NK celica ne aktivira, ker inhibitorni ligandi zavrejo delovanje NK celice. V primeru, da se veže več aktivacijskih kot inhibitornih ligandov ali pa se slednji sploh ne vežejo, se NK celica aktivira ([http://www.georg-speyer-haus.de/agkoch/research/subframe_en.htm aktivirana NK celica-rumeno, tarčna celica-rdeče]). Vezava kemotaksičnih ligandov vpliva na gibanje molekule zaradi kemičnih signalov, vezava citokinov spodbuja rast celic ali sintezo snovi, ki jih potrebuje imunski sistem, vezava adhezijskih ligandov pa omogoča pritrjanje NK celice na tarčno celico.

Raziskovalci se trudijo, da bi našli optimalno imunoterapijo, pri kateri bi sodelovale NK celice. Te terapije bi bile uporabne predvsem pri rakavih obolenjih, vendar so možnosti tudi pri obolenjih z virusom HIV ali z virusom hepatitisa C. Ta način imunoterapije je mogoč, ker večina tumorskih celic in virusov ne izraža MHC tipa 1, pomembnega inhibitorskega liganda za NK celice. [http://media.wiley.com/CurrentProtocols/IM/ima01n/ima01n-fig-0004-1-full.gif Zgradba MHC-1 molekule, prikazana z Ribbonovim diagramom in vezanim peptidom (A) ter površinska struktura molekule z vezanim peptidom (C). Slika B prikazuje molekulo MHC-2 z vezanim peptidom.]

== Urška Rauter: Razvojne vloge Srf, kortikalnega citoskeleta in celične oblike pri orientaciji epidermalnega vretena ==
Mehanizem nastajanja polariziranega epidermalnega sloja, ki s procesoma stratifikacije in diferenciacije tvori kožo, regulira več različnih med seboj v komplekse povezanih bioloških molekul. Trije najbolj osnovni procesi so delovanje proteinov aktina, orientacija vretena in sistem celične signalizacije. Znanstveniki pa so v obširni raziskavi potrdili tudi pomembno vlogo t. i. Srf proteina (serum response factor protein), transkripcijskega dejavnika, katerega pomembna vloga je regulacija celične diferenciacije.

Srf je transkripcijski dejavnik, ki se veže na določen, njemu ustrezen receptorski element; Sre (serum response element), to so predvsem geni v zgodnjem razvoju, geni za razvoj nevronov in mišična gena (proteina) aktin in miozin. Ker je njegova primarna funkcija regulacija ekspresije naštetih genov, odločilno vpliva na celično rast in diferenciacijo, prenos med nevroni in razvoj mišic.

Namen raziskave je obširen. Rezultati obetajoči. Dokazali so pomembno vlogo Srf proteina pri marsikaterem mehanizmu/procesu v embrionalnem razvoju. Tako recimo Srf odločilno vpliva na diferenciacijo celic, saj izguba le-tega povzroči kaotično deljenje in diferenciacijo celic med več plastmi epidermisa. Nadalje vpliva tudi na pravilno vzpostavitev polarnosti bazalne lamine in še najbolj ključno na tvorbo aktinsko-miozinskega skeleta, ki je nujen za pravilno mitozo, posledično za obliko in trdnost celice. Orientacija vretena in asimetrično dedovanje sta po zadnjih raziskavah osrednja mehanizma, ki omogočata matičnim celicam samostojno obnovi in diferenciacijo v pravilni smeri. Rezultati kažejo, da lahko takšne signale pošiljamo preko Srf proteina in aktinsko-miozinskega skeleta, za pravilno tvorbo in nadzirano regulacijo orientacije vretena, asimetrične celične delitve in nasploh usodo posamezne celice. Rezultati razkrivajo nove pojasnitve bioloških procesov, ki sodelujejo pri tvorbi morfologije epidermisa.

== Špela Pohleven: Prioni ==

Prioni so patogeni proteini, ki se od svojih nepatogenih, normalnih, v zaporedju aminokislin enakih dvojnikov, razlikujejo v 3D strukturi – imajo večji del β ploskev. Poznamo več vrst prionov, toda običajno govorimo le o proteinu PrP, ki je prisoten pri ljudeh in živalih. Ostali so namreč značilni za glive, ki so tako primerne za razne raziskave.
Za prione je značilno povezovanje v nitaste polimere, ki jih imenjujemo amiloidi. Znanstveniki domnevajo, da je prav njihova urejena struktura tista, zaradi katere so slabo topni v detergentih in odporni na proteaze.
Najbolj nenavadna lastnost prionov pa je njihova zmožnost širjenja brez potrebe po DNA in RNA. V zvezi s tem potekajo številne raziskave, saj prioni povzročajo številne smrtne bolezni, kot so Creutzfeldt-Jakobova bolezen, smrtonosna družinska nespečnost in druge. Z informacijami, ki jih tako pridobivajo, je možnost za odkritje zdravila večja.
Pri eni od nedavnih raziskav so tako ugotovili, da obstajata dve prionski obliki proteina PrP – infektivna in toksična. Za raziskave so uporabili miši z različnim izražanjem gena PRNP za PrP protein. Vse so okužili s prioni praskavca (ena od prionskih bolezni). Vse so dosegle enak prag infektivnosti, toda smrt ni nastopila istočasno. Iz meritev so znanstveniki prišli do zaključka, da morata obstajati dve različni obliki. To pa je le izhodišče za nove raziskave.

== Maša Mohar: Sladkorna bolezen, kot bolezen imunskega sistema ==

Diabetes mellitus je kronična motnja metabolizma beljakovin, lipidov in ogljikovih hidratov. Nastane zaradi zmanjšane funkcije proizvajanja insulina v telesu. Njen vzrok pa je lahko studi zmanjšana sposobnost telesnih celic za pravilno izkoriščanje insulina. Tip 2 je od insulina neodvisen diabetes (NIDDM). Ta tip ima 80-90% vseh pacientov in se pojavi v odraslem obdobju življenja, spodbudijo ga lahko različni mehanizmi, in za nekatere se še ne ve točno kako pride do tega, je pa res da k temu veliko pripomore nezdrav način življenja in seveda dednost. Prav tako se diabetes tipa 2 deli v dve skupini in sicer na debeli tip, ki ga ima približno 80% vse populacije in na ne debeli tip.
Da je T2D bolezen imunskega sistema pa ugotovimo s tem ko vidimo kako se telo odzovena določene mehanizme, ki sprožijo to bolezen. To so oksidativni stres, stres ER( endoplazemski retikel), lipotoksičnost in glukotoksičnost. Prav tako je potrebno poudariti, da ima diabetes tipa 2 svoje metabolne karakteristike in skupaj s temi patogenimi mehanizmi tvori formulo za nastanek bolezni. Seveda lahko pri T2D pride tudi do dolgoročnih komplikacij, kot so makro in mikro- vaskularne bolezni, problemi z ledvicami, očmi in živci. Te pa so glavni dejavniki za povzročitev hujšega bolezenskega stanja in ne nazadnje tudi smrti zaradi diabetesa.

== Mirjam Kmetič: Regulacija celičnega metabolizma železa ==

Železo je pomemben mikroelement, ki ga vezanega na proteine, vsebujejo skoraj vsa živa bitja. Celice sesalcev potrebujejo zadostno količino železa, da zadovoljijo metabolne potrebe ali dosežejo specializirane funkcije. Vsekakor pa je železo potencialno strupeno, še posebej v obliki Fe2+ ionov, ki katalizirajo pretvorbo vodikovega peroksida v proste radikale, ti pa poškodujejo veliko celičnih struktur (DNA, proteine, lipide...) in posledično celica lahko celo odmre. Vse oblike življenja se temu izognejo tako, da vežejo železove ione na proteine in tako hkrati izkoristijo njegove ugodnosti. Železo se prenaša v tkivo ob pomoči kroženja transferina, prenašalca, ki veže železo v plazmi, katerega predvsem sproščajo črevesne resice in retikuloendotelni makrofagi. Z železom bogat transferin se veže na membranski transferin receptor 1, kar se odraža z endocitozo in sprejemom te kovine. Sprejeto železo se prenese do mitohondrija za sintezo hema ali železo-žveplovih proteinov, ki so bistveni deli mnogih metaloproteinov. Presežno železo se skladišči in detoksificira v feritinu, ki je v citosolu. Metabolizem železa je nadzorovan na različnih nivojih in z raznovrstnimi mehanizmi. Pri uravnavanju je zelo pomemben sistem IRE (iron-responsive element)/IRP (iron-regulatory protein), dobro poznano post-transkripcijsko regulatorno vezje, ki ne le vzdržuje homeostazo v različnih tipih celic, ampak tudi prispeva k sistemskemu ravnovesju železa.

== Lea Kepic: Agonisti adrenoreceptorjev β2 ==

Vloga receptorjev v organizmih je zelo pomembna saj prenaša vse potrebne informacije za delovanje. Delimo jih na ionotropne in metabotropne. Največja skupina metabotropnih receptorjev pripada receptorjem, ki so sklopljeni s proteinom G. Mednje spadajo tudi adrenergični receptorji ali adrenoreceptorji. Adrenoreceptorji so tarčni za katekolamine (fight or flight hormoni) med katere spadajo adrenalin, noradrenalin in dopamin. V svojem seminarju sem se posvetila predvsem podskupini β2 (β2-AR) in njihovim agonistom. Agonisti so spojine, ki se selektivno vežejo na specifične receptorje, ki sprožijo nadaljnji odziv. Njegova naloga je posnemanje naravno obstoječih (endogenih) molekul, kot so na primer hormoni. Najbolj pogost in učinkovit agonist za β2-AR je izoprenalin, med hormoni pa je najboljši adrenalin. S pomočjo eksperimentov znanstveniki raziskujejo posebnosti v zgradbi predvsem kristalnih struktur, tvorbo vezi z različnimi spojinami, konformacijske spremembe, vpliv inhibitorjev, ravnotežna stanja ter energijska pretvarjanja. Rezultati teh raziskav so izhodišče za praktično uporabnost agonistov. Zaradi njihovih lastnosti jih vedno več uporabljamo v medicini za zdravnjenje plujčnih bolezni; predvsem astme in bronhitisa. To področje za enkrat še ni do dobra raziskano zato jih navadno uporabljamo le kot dodatke drugim zdravilom. Raziskani pa so že tudi nekateri negativni učinki na telo.

== Iza Ogris: Zakaj imajo možgani glikogen? ==

Glikogen se v možganih nahaja v precej manjših koncentracijah kot v jetrih in mišicah.Pojavi se vprašanje o njegovi vlogi v možganih in kje se nahaja. Glikogen vsebujejo astrocite- glia celice, ki obdajajo nevrone in skbijo za koncentracijo ionov v izvenceličnem prostoru ter dovajanje določenih snovi nevronom. Ko se med aktivnostjo nevronov v izvenceličnem prostoru kopičijo kalijevi ioni, jih astrocite začnejo privzemati z K/Na ATPazo. Posledično se v astrocitah zviša nivo AMP, kar stimulira delovanje encima glikogen fosforilaze (razgradnja glikogena). Astrocite med nevronsko aktivnostjo privzemajo tudi živnčni prenašalec glutamat iz sinaps, ki tudi posredno povzroča padec energije v astrocitah. Ko se nivo glukoze v dejavnih nevronih znižuje, se medtem v astrocitih povečuje. Koncentracija glukoze je nato v astrocitih večja kot v izvencelični tekočini in nevronih, zato se ustvari koncentracijski gradient kar omogoči pot glukoze iz astrocitov v nevrone. Pri vzdrževanju glukoze se tako razgradnja glikogena izkaže za bolj učinkovito kot le privzem glukoze iz krvi. Razkriva se izvor in usoda glukozne rezerve.

== Ines Kerin: Kanabinoidi za zdravljenje shizofrenije? Uravnotežena nevrokemična sestava za škodljive in terapevtske učinke uživanja konoplje ==

Že desetletja velja prepričanje, da je uživanje konoplje eden pomembnih dejavnikov za nastanek in razvoj shizofrenije. Vendar so v novejših raziskavah odkrili, da naj bi kanabinoidi, psihoaktivne substance v konoplji, izboljšali nevropsihološke učinke in negativne simptome, ter imeli antipsihotične lastnosti pri ljudeh s shizofrenijo. Shizofrenija je huda duševna bolezen iz skupine psihoz. Simptome shizofrenije povzroča spremenjena količina določenih snovi v možganih, in sicer živčnih prenašalcev, ki omogočajo medsebojno komunikacijo možganskih celic. Motnje v komunikaciji pa povzročajo spremembo v delovanju možganov. Pomembno vlogo ima pri bolezni dopamin, ki lahko s prevelikim sproščanjem izzove nekatere simptome.
Shizofrenijo zdravijo s pomočjo antipsihotikov, ki imajo podobne lastnosti kot kanabinoidi v konoplji. Vendar se učinki konoplje od učinkov antipsihotikov nekoliko razlikujejo. Pri negativnih simptomih konoplja, tako kot antipsihotiki, spodbuja sproščanje in delovanje dopamina. Manj znano pa je, ali zavira ali spodbuja delovanje ostalih petih nevrotransmiterjev (serotonina, acetilholina, noradrenalina, glutamina in GABA). Na pozitivne simptome ima konoplja, kot je vidno v tabeli lahko tako koristne kot nekosristne učinke. Simptome lahko izboljša z zaviranjem sproščanja serotonina, acetilholina in noradrenalina. V primeru dopamina, glutamata in GABA ima konoplja negative učinke, saj v nasprotju z antipsihotiki, poveča sproščanje dopamina in zavira delovanje glutamata in GABA. Obstajajo dokazi, da imajo kanabinoidi zdravilne učinke na pozitivne in negativne simptome pri shizofreniji. Vendar to poglavje še ni zaključeno in se izvajajo še nadalnje raziskave v tej smeri.

== Eva Knapič: Kako virusi vodijo delovanje celice. ==
Virusi so geni obdani z zaščitno proteinsko ovojnico. Za izražanje teh genov, da lahko naredijo proteine in podvojijo kromosome, je potrebno, da vstopijo v celico in uporabijo celične mehanizme, saj sami tega niso zmožni. Poznamo več vrst virusov. Posebnost evkariontskih virusov je sposobnost posnemanja kratkih linearnih motivov proteinov poznanih pod kratico SLiMs. To so deli proteinov, ki so odgovorni za posredovanje med nekaterimi celičnimi funkcijami. So zelo kratki, večinoma nekje od 3 do 10 aminokislin. Motivi sodelujejo pri vezavi proteinih, pri prepoznavanju post-translacijske modifikacije encimov, pri usmerjanju proteinov v celične razdelke in pa so prisotni na cepitvenih mestih proteina. S posnemanjem različnih motivov lahko virusi prevzamejo nadzor nad celico. Najpogostejši mehanizmi prevzema nadzora so uporaba celičnega transporta, manipuliranje signalnega transporta, nadzor proteinov v celici, regulacija prepisovanja, sprememba modifikacije gostiteljevega proteina in usmerjanje modifikacije proteinov.
Uporaba proteinskih motivov v celici in lahko posnemanje le teh predstavlja šibkost v celični organiziranosti, saj virusi s pridom izkoriščajo to v svojo korist. Posnemanje motivov virusom omogoča, da sami vodijo delovanje celice in se sami s pomočjo celičnih mehanizmov enostavno razmnožujejo in tako hitro okužijo celoten organizem.
V nadalje bodo potekale raziskave za izkoriščanje posnemanja motivov v namene zdravljenja virusnih okužb.
== Katra Koman: Pomen dendritskih celic (DCs) in celic ubijalk (NK) v imunskem odzivu na okužbo z virusom HIV-1 ==
Dendritske celice (DCs - dendritic cells) in celice ubijalke (NK – natural killer cells) sta dva tipa celic prirojenega imunskega sistema, ki imata zelo pomembno vlogo pri protivirusni odpornosti. Tako dendritske celice, kot tudi celice ubijalke so sicer pomemben del (nespecifičnega) prirojenega imunskega sistema, a hkrati vplivajo tudi na učinkovit razvoj (specifičnega) prilagojenega imunskega odziva. DC so ključnega pomena za aktiviranje za virus specifičnih T celic, kar pa je močno odvisno od prejšnjega, prirojenega imunskega odziva. NK celice pa ovirajo zgodnje širjenje virusov, tako da proizvajajo citokine in s fagocitozo neposredno uničujejo okužene celice. Razumevanje delovanja in funkcije teh celic pa ima pomemben vpliv na razvijanje nove strategije cepiva proti virusu HIV-1, katere uspeh bo odvisen od primernega razumevanja delovanja teh celic.

== Jana Verbančič: Apoptozi podobna smrt v bakterijah, ki jo povzroča HAMLET, lipidno-proteinski kompleks v človeškem mleku ==
Apoptoza oz. programirana celična smrt je eden najpomembnejših procesov v evkariontskih celicah. Organizem je z apoptozo sposoben sam uravnavati število živih celic. Uniči jih lahko, ker so poškodovane, stare ali ker ne opravljajo več svoje naloge, lahko pa uniči tudi popolnoma zdrave celice, ki jih ne potrebuje več (npr. pri embrionalnem razvoju). Pomemben dejavnik pri apoptozi so encimi kaspaze, ki cepijo in aktivirajo druge proteine, vse skupaj pa lahko poteka po dveh poteh. Prva je notranja in vključuje mitohondrije in citokrom c, ki deluje kot signalna molekula v apoptotskem ciklu ter tako sproži delovanje kaspaz in posledično apoptozo. Druga pot je zunanja in vključuje aktivacijo proteinskih receptorjev (t. i. receptorjev smrti) na zunanji strani membrane. Oblikuje se kompleks iz receptorja, adaptorskega proteina in vezane kaspaze (DISC), ki povzroča cepljenje in aktivacijo nadaljnjih kaspaz; to pa spet vodi v apoptozo. V mehanizme so lahko vključeni mnogi drugi proteini ali neproteinski signali.
Programirane celične smrti pa nimajo samo evkarionti, ampak so dokazali, da so tudi prokarionti sposobni procesov, ki so zelo podobni apoptozi. Raziskave so delali na streptokokih in tumorskih celicah, ki so jim dodali kompleks HAMLET (human alpha-lactalbumin made lethal to tumor cells), ki ga lahko najdemo v človeškem mleku. Kompleks je deloval kot signalna molekula za začetek apoptoze v tumorskih celicah oz. za začetek apoptozi podobnega procesa v bakterijah.

== Ana Remžgar: Črevesna absorpcija vitamina D ne poteka le s pasivno difuzijo: dokazi za vpletenost enakih transporterjev kot pri holesterolu ==
Vitamin D je hormon, ki ga telo lahko proizvede samo s pomočjo obsevanja kože z ultravijolično svetlobo, vendar je hipovitaminoza D razširjena v mnogih državah in je pomemben svetovni zdravstveni problem. Vitamin D je nujno potreben za uravnavanje ravnovesja med kalcijem in fosfati v telesu ter za normalno rast kosti.

Dolgo časa je veljalo, da se v črevesju vitamin D absorbira le s pomočjo pasivne difuzije. Znanstveniki so kulturi človeških embrionalnih ledvičnih (HEK) celic dodali vsaj enega od teh membranskih proteinov (SR-BI, CD36, NPC1L1). Ti trije proteini so pomembni pri absorpciji holesterola. Zaradi podobne zgradbe holesterola in vitamina D, so znanstveniki sklepali, da so lahko ti trije proteini pomembni tudi pri absorpciji vitamina D. Ko so HEK celicam dodali te proteine, se je absorpcija vitamina D opazno povečala. Ko pa so HEK celicam dodali poleg proteinov še njihove inhibitorje, se je absorpcija močno zmanjšala.
Vpliv SR-BI so opazovali tudi in vivo. Uporabili so wild type miši ter miši z mnogo bolj izraženim Scavenger receptorjem razreda B tipa I (SR-BI). Tudi tu se je pri SR-BI miših povečala absorpcija vitamina D.

Ti rezultati nam prvič pokažejo, da se vitamin D v črevesju ne absorbira le preko pasivne difuzije vendar je v ta proces vključenih kar nekaj transporterjev.

== Maja Grdadolnik: Jedrni in nejedrni receptorji za estrogene. ==
Receptorji za estrogene oz. estrogenski receptorji so proteinske molekule z vlogo specifičnega mesta vezave ustreznega liganda. Nahajajo se v vseh celicah tkiv, ki so tarčne celice estrogena. Lahko se nahajajo v jedru celice, v neposredni bližini DNA, lahko pa so vezani na posebna mesta na membrani celice, t.i. caveole.
Estrogeni (estron (E1), estradiol (E2), estriol (E3)) so lipidopolarni in brez večjih težav prehajajo skozi lipidni dvosloj. Nato se vežejo na lipoproteine v krvi, ki jih prenesejo do jedra tarčne celice. Tarčne celice so po navadi celice jajčnikov, testisov, nadledvičnih žlez, jeter in prsi. V jedru se nato vežejo na estrogenski receptor, s katerim tvorijo kompleks. Ta ligand-receptor kompleks se nato s posebnim mestom (domeno E) veže na specifično mesto na DNA, imenovano estrogen response element (ESE). S tem sodeluje pri procesu transkripcije in uravnava sintezo ustreznih proteinov.
Nejedrni estrogenski receptorji so vezani na posebna mesta na membrani celice, t.i. caveole. Na ta mesta so vezani z integralnim proteinom, za vezavo pa potrebujejo aminokislinski substrat. Receptorje na membrani lahko povezujemo z interakcijo z različnimi ligandi, imajo pa tudi pomembno vlogo posredne aktivacije endotelijske NO sintaze, ki pozitivno vpliva na srce in ožilje. Nejedrne estrogenske receptorje že povezujejo s procesi, ki blagodejno vplivajo na kardiovaskularne bolezni in tkivo endotelija.

== Andreja Bratovš: Vloga GPCR v patologiji Alzheimerjeve bolezni. ==
Alzheimerjeva bolezen je najpogostejša oblika demence. Zaradi odmiranja nevronov pride do zmanjšanja obsega možganov in pešanja razumskih funkcij. Eden glavnih razlogov za nastanek bolezni so amiloidni plaki. Ti nastajajo s kopičenjem amiloidnih peptidov beta. APP (amyloid precursor protein) je membranski protein, ki ga pri zdravem človeku cepi najprej α-sekretaza (nastane sAPPα), nato pa še γ-sekretaza – nastane topen delec p3. Kadar pa APP cepi β-sekretaza, nastane najprej sAPPβ, po cepitvi z γ-sekretazo pa nastane amiloidni peptid beta.
Pri iskanju zdravila za Alzheimerjevo bolezen se trenutno osredotočajo prav na amiloidne plake oz. na preprečevanje njihovega nastajanja ter njihovo razgradnjo. Alternativen pristop imunoterapiji je regulacija receptorjev, sklopljenih z G-proteini, saj so ti udeleženi v več fazah nastajanja plakov. Možnih je več poti, in sicer: zaviranje nastajanja amiloidnih peptidov beta z regulacijo α-, β- ali γ-sekretaze ter sproščanje encimov za razgradnjo plakov. Pri regulaciji α-sekretaze gre za promoviranje njenega delovanja, saj se tako poleg tega, da ne nastajajo amiloidni peptidi beta, tudi sprošča sAPPα, ki ima vlogo pri zaščiti nevronov. Za β-sekretazo je sicer znanih veliko inhibitorjev, vendar jih iz možganov eksportira P-glikoprotein. Problem pri γ-sekretaze je, da ta sekretaza cepi tudi del proteina Notch, zato bi z njeno inhibicijo vplivali tudi na Notch signalno pot.
Kljub težavam pri iskanju specifičnih ligandov, pa so GPCR zelo pomembni kot potencialna tarča za zdravila pri Alzheimerjevi bolezni.

BIO1-seminar 2011

2011-03-08T17:58:17Z

AndrejaBratovs: /* Seznam seminarjev */

= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi doc. dr. Gregor Gunčar in so na urniku vsak ponedeljek od 10:00 do 11:30.

Ocena seminarjev predstavlja ??% končne ocene in vsebuje vse točke, ki jih študent/ka lahko zbere pri seminarju in ostalih dejavnostih, ki niso del pisnega izpita.

== Seznam seminarjev ==
{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0" style="border:#c9c9c9 1px solid; margin: 1em 1em 1em 0; border-collapse: collapse;"
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Slovenski naslov članka'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Faktor vpliva revije'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| BOTONJIĆ SANDI||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO1_Povzetki_seminarjev#Sandi_Botonji.C4.87:_Tioredoksinu_podoben_protein_.28TXNL2.29_.C5.A1.C4.8Diti_kancerogene_celice_pred_oksidativnim_stresom Tioredoksinu podoben protein (TXNL2) ščiti kancerogene celice pred oksidativnim stresom]
||15.387||28.02.||03.03.||07.03.||RODE URŠKA||KERIN INES||OGRIS IZA
|-
| VRANKAR ANDREJ||Število lasno-mešičnih matičnih celic se v plešastem lasišču moških z androgeno alopecijo ohranja za razliko od števila CD200-rich in CD34-positive lasno-mešičnih predniških celic||||28.02.||03.03.||07.03.||HROVAT KARMEN||BOHNEC IVO||JAVORŠEK KAJA
|-
| ZALAR MATJA||Protein p53||||28.02.||03.03.||07.03.||OGRIS IZA||CRČEK MITJA||ZOTTEL ALJA
|-
| ZOTTEL ALJA||Vloga imunskega sistema pri aterosklerozi||31.434||07.03.||10.03.||14.03.||RADOJKOVIĆ MARKO||KERT DOMINIK||HROVAT KARMEN
|-
| DOLINAR ANA||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO1_Povzetki_seminarjev#Ana_Dolinar:_Prilagojena_ali_prilagodljiva_imunost.3F_Primer_naravnih_celic_ubijalk Prirojena ali prilagodljiva imunost? Primer naravnih celic ubijalk]||28||07.03.||10.03.||14.03.||RAUTER URŠKA||MOHAR MAŠA||VERBANČIČ JANA
|-
| RAUTER URŠKA||Razvojna vloga Srf, kortikalnega citoskeleta in celične oblike v orientaciji epidermalnega vretena||19.527||07.03.||10.03.||14.03.||MUSTAR JERNEJ||JAVORŠEK KAJA||MOHAR MAŠA
|-
| MOHAR MAŠA||Sladkorna bolezen tipa 2 kot bolezen imunskega sistema||30,006||14.03.||17.03.||21.03.||VENE ROK||RAUTER URŠKA||GORIČAN TJAŠA
|-
| POHLEVEN ŠPELA||Prioni||34||14.03.||17.03.||21.03.||KEPIC LEA||RADOJKOVIĆ MARKO||DOLINAR ANA
|-
| KEPIC LEA||Agonisti adrenoreceptorjev β2||34.48||14.03.||17.03.||21.03.||VRANKAR ANDREJ||BRATOVŠ ANDREJA||MUSTAR JERNEJ
|-
| KMETIČ MIRJAM||Celična regulacija metabolizma železa||5,371||14.03.||17.03.||21.03.||MARIĆ TAMARA||REMŠKAR MAJA||KOMAN KATRA
|-
| JARC VERONIKA||Hepatitis C||3.26||14.03.||21.03.||28.03.||REMŠKAR MAJA||MUSTAR JERNEJ||KEPIC LEA
|-
| KOMAN KATRA||naslov||||14.03.||21.03.||28.03.||ČUPOVIĆ VANA||KARNER TAJA||KMETIČ MIRJAM
|-
| OGRIS IZA||Zakaj imajo možgani glikogen?||||14.03.||21.03.||28.03.||KNAPIČ EVA||BRGLEZ ŽIVA||VRANKAR ANDREJ
|-
| KERIN INES||naslov||||14.03.||21.03.||28.03.||ŠTOK ULA||ŠTEMBERGER ROK||KERT DOMINIK
|-
| VERBANČIČ JANA||naslov||||21.03.||28.03.||04.04.||KARNER TAJA||ZOTTEL ALJA||KNAPIČ EVA
|-
| KNAPIČ EVA||naslov||||21.03.||28.03.||04.04.||ZALAR MATJA||POHLEVEN ŠPELA||LORBEK SARA
|-
| REMŽGAR ANA||naslov||||21.03.||28.03.||04.04.||BOTONJIĆ SANDI||LORBEK SARA||ČUPOVIĆ VANA
|-
| GRDADOLNIK MAJA||naslov||||21.03.||28.03.||04.04.||MOHAR MAŠA||REMŽGAR ANA||FRANKO NIK
|-
| JAVORŠEK KAJA||Reševanje nevronov pri prionski bolezni||||28.03.||04.04.||11.04.||GEC KARMEN||MARIĆ TAMARA||RADOJKOVIĆ MARKO
|-
| BRATOVŠ ANDREJA||Vloga GPCR v patologiji Alzheimerjeve bolezni||26||28.03.||04.04.||11.04.||ZOTTEL ALJA||ČUPOVIĆ VANA||GRDADOLNIK MAJA
|-
| CRČEK MITJA||naslov||||28.03.||04.04.||11.04.||BOHNEC IVO||KMETIČ MIRJAM||BRATOVŠ ANDREJA
|-
| MARIĆ TAMARA||ciljanje kemokinskih receptorjev ob alergijskih obolenjih||5.155||28.03.||04.04.||11.04.||NAVODNIK URŠKA||GEC KARMEN||REMŠKAR MAJA
|-
| ŠTEMBERGER ROK||naslov||||04.04.||11.04.||18.04.||JAVORŠEK KAJA||VRANKAR ANDREJ||BOTONJIĆ SANDI
|-
| LORBEK SARA||naslov||||04.04.||11.04.||18.04.||POHLEVEN ŠPELA||KNAPIČ EVA||VENE ROK
|-
| REMŠKAR MAJA||naslov||||04.04.||11.04.||18.04.||KERIN INES||POVŠE KATJA||CRČEK MITJA
|-
| ČUPOVIĆ VANA||naslov||||04.04.||11.04.||18.04.||REMŽGAR ANA||VERBANČIČ JANA||RODE URŠKA
|-
| RODE URŠKA||naslov||||24.04.||03.05.||09.05.||GRDADOLNIK MAJA||FRANKO NIK||MARIĆ TAMARA
|-
| RADOJKOVIĆ MARKO||naslov||||24.04.||03.05.||09.05.||FRANKO NIK||VENE ROK||POVŠE KATJA
|-
| VENE ROK||naslov||||24.04.||03.05.||09.05.||VERBANČIČ JANA||NAVODNIK URŠKA||ZALAR MATJA
|-
| FRANKO NIK||naslov||||24.04.||03.05.||09.05.||ŠTEMBERGER ROK||HROVAT KARMEN||BOHNEC IVO
|-
| HROVAT KARMEN||naslov||||04.05.||09.05.||16.05.||KERT DOMINIK||JARC VERONIKA||KARNER TAJA
|-
| AMBROŽIČ MATEVŽ||naslov||||04.05.||09.05.||16.05.||LORBEK SARA||KEPIC LEA||REMŽGAR ANA
|-
| NAVODNIK URŠKA||naslov||||04.05.||09.05.||16.05.||AMBROŽIČ MATEVŽ||ŠTOK ULA||ŠTEMBERGER ROK
|-
| BRGLEZ ŽIVA||naslov||||09.05.||16.05.||23.05.||DOLINAR ANA||BOTONJIĆ SANDI||JARC VERONIKA
|-
| KARNER TAJA||naslov||||09.05.||16.05.||23.05.||KOMAN KATRA||OGRIS IZA||NAVODNIK URŠKA
|-
| KERT DOMINIK||naslov||||09.05.||16.05.||23.05.||GORIČAN TJAŠA||GRDADOLNIK MAJA||RAUTER URŠKA
|-
| MUSTAR JERNEJ||naslov||||16.05.||23.05.||30.05.||JARC VERONIKA||AMBROŽIČ MATEVŽ||BRGLEZ ŽIVA
|-
| GEC KARMEN||naslov||||16.05.||23.05.||30.05.||POVŠE KATJA||ZALAR MATJA||AMBROŽIČ MATEVŽ
|-
| GORIČAN TJAŠA||naslov||||16.05.||23.05.||30.05.||KMETIČ MIRJAM||RODE URŠKA||POHLEVEN ŠPELA
|-
| BOHNEC IVO||naslov||||23.05.||30.05.||06.06.||CRČEK MITJA||GORIČAN TJAŠA||ŠTOK ULA
|-
| ŠTOK ULA||naslov||||23.05.||30.05.||06.06.||BRGLEZ ŽIVA||DOLINAR ANA||KERIN INES
|-
| nihce ||naslov||||23.05.||30.05.||06.06.||BRATOVŠ ANDREJA||KOMAN KATRA||GEC KARMEN
|}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega osnova je znanstveni članek s področja biokemije, ki ga po želji izberete v reviji s področja biokemije, ki ima faktor vpliva večji kot 3 in je bil objavljen v letu 2011. Poleg tega članka morate za seminar uporabiti še najmanj pet drugih virov! http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR
* osnovni članek in naslov pošljete meni, najkasneje pet dni pred rokom za oddajo (rok-5), da ocenim, če je primeren za predstavitev. Naslov vpišete v tabelo, takoj ko ste si ga izbrali!
* [[BIO1 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom. Povezave do slik so dobrodošle, niso pa nujne.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi; važno je, da je obseg od 1800 do 2000 besed), vsebovati mora najmanj eno sliko. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko.
* Natisnjen seminar oddajte do roka vsakemu od recenzentov (docentu ga pošljite po e-pošti v formatu .doc ali .docx).
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 15 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava- 5 minut. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo vsak vsaj dve vprašanji.
* Na dan predstavitve morate docentu oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://spreadsheets.google.com/viewform?formkey=dFM2SktfM3Q4VU1wNUQzdU45OTlWVXc6MA recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://spreadsheets.google.com/viewform?formkey=dFd3TGhLV3ZSa2xsLVlmMVVUaEFURWc6MA mnenje] najkasneje v treh dneh po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za leto 2011 faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.google.com/url?sa=t&source=web&cd=6&sqi=2&ved=0CEUQFjAF&url=http%3A%2F%2Fwww.tre.sik.si%2Fmain%2Fpomoc%2Ffiles%2Fcitiranje_in_navajanje_virov.pdf&rct=j&q=citiranje%20po%20pravilniku%20ISO%20690&ei=jPBqTe6FC9DKswaWk-TmDA&usg=AFQjCNF8r6X9Y781sanDObaXNdCew4suUg&sig2=cTqKObSJsTicekWGRGa72g&cad=rja Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne).

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

BIO1-seminar 2011

2011-02-24T08:40:06Z

AndrejaBratovs: /* Seznam seminarjev */

BIO1-seminar 2011

2011-02-23T18:26:14Z

AndrejaBratovs: /* Seznam seminarjev */